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Entscheidung Mikrocontroller

2013-06-23T04:40:40Z

93.223.54.143: /* NXP */

Die meisten Anfänger stellen sich die Frage, welchen [[Mikrocontroller]] sie verwenden sollen. Es gibt Dutzende Hersteller, und jeder davon hat unzählige Varianten im Angebot. Stellt man die Frage in einem Diskussionsforum, dann bekommt man viele verschiedene (sich teilweise widersprechende) Antworten. Bei der Entscheidung sollten u.a. die unten stehenden Kriterien beachtet werden. Dieser Artikel ist primär für Hobbyisten gedacht, da im professionellen Einsatz oftmals völlig andere Kriterien beachtet werden müssen. Weitere vergleichende Informationen über verschiedene Controllerfamilien gibt der Artikel: [[Mikrocontroller_Vergleich]]

== Verfügbarkeit ==
* Während man manche Mikrocontroller an jeder Straßenecke bekommt, sind andere nur in großen Stückzahlen und mit Gewerbenachweis erhältlich. Dazu einfach mal in die Kataloge der einschlägigen Privatkundenhändler schauen. Dabei auch darauf achten, dass der gewünschte Controller auch in der richtigen Bauform erhältlich ist (DIP, TQFP, MLF usw.), s.u.
* Ab und zu kündigen Hersteller ein neues Modell an (und veröffentlichen das Datenblatt dazu), können aber erst ein Jahr später nennenswerte Stückzahlen liefern. Also den Controller nicht einfach anhand der Übersichten beim Hersteller aussuchen, sondern überprüfen, was die Händler auch wirklich liefern können.
* Lebenszyklus: Kein Modell wird ewig hergestellt. Deswegen sollte man überprüfen, ob der Hersteller vielleicht schon angekündigt hat, dass er ein bestimmtes Modell nicht mehr herstellen will. Die Hersteller schreiben dann z. B. "Mature Product (Not Recommended for New Designs)". Für Neuentwicklungen oder den Einstieg sollte man folgende Modelle nicht verwenden:
** AVR AT90-Reihe,
** AVR ATMega 103(L), 161(L), 163(L), 323(L).
* Für alle abgekündigten AVR-Controller gibt es jedoch pin- und funktionskompatible Nachfolger. Daher kommt es nur in den seltensten Fällen zu Problemen. Probleme können nur entstehen, wenn ein Programm nur in kompilierter Version zur Verfügung steht.
* Dagegen sind Mikrocontroller der [[8051|MCS51-Familie]] von Intel eher für langfristige Investitionen geeignet. Der 8051 wurde 1979 (!) als erstes Mitglied dieser Familie vorgestellt. Heute gibt es bereits hunderte von 8051-Derivaten von dutzenden von Halbleiterherstellern, zum Teil auch mit weiterentwickelten Prozessorkernen. Wird ein Derivat tatsächlich mal abgekündigt, findet man bei dieser Riesenauswahl meist leicht adäquaten Ersatz.

== Preis ==
Einerseits kann es lästig sein, wenn man durch die Verwendung eines kleineren Modells 2 Euro gespart hat und dann mit dessen Unzulänglichkeiten kämpft, andererseits ist ein versehentlich zerstörter Chip für 30 Euro ziemlich ärgerlich. Auch ist es oft ganz praktisch, wenn man einige Controller auf Vorrat hat.

Zum Preis eines einzelnen Mikrocontrollers kommen noch die Kosten für die Entwicklungswerkzeuge, wie [[Compiler]], Programmübertragung und Debugging hinzu (s.u. Programmiersprache und Programmübertragung).

== Dokumentation ==
Die wichtigste Informationsquelle zu einem Mikrocontroller ist das Datenblatt. Diese gibt es heutzutage aber fast ausschließlich in Englisch. Wer damit nicht zurecht kommt, muss vorher schauen, ob es irgendwelche Tutorials oder Bücher in seiner Lieblingssprache gibt.

Je mehr Funktionen ein Mikrocontroller beherrscht, desto umfangreicher wird auch das Datenblatt. Das führt dazu, dass bei manchen Mikrocontrollern das Datenblatt über 1000 Seiten hat. Da ist die Gefahr groß, dass ein Anfänger den Überblick verliert.

== Unterstützung/Community ==
Gerade als Anfänger ist man oft auf die Hilfe anderer angewiesen. Da empfiehlt es sich, der Masse hinterherzulaufen und keine exotischen Typen zu verwenden. Im Bastlerbereich populäre Mikrocontroller-Familien sind die AVRs von Atmel und die PICs von Microchip. Für diese Architekturen gibt es z. B. im Forum dieser Internet-Seite gute und meist auch schnelle Hilfestellung bei Problemen.

== Bauformen ==
Neben den klassischen (bedrahteten) Bauformen setzt sich heutzutage [[SMD]] immer mehr durch. Manche Mikrocontroller sind nur noch in SMD-Bauformen erhältlich. Für SMD benutzt man üblicherweise geätzte Platinen oder Adapter/Sockel (die aber wieder extra kosten). Will man mit Lochrasterplatinen oder [[Breadboard]]s arbeiten, dann braucht man die klassischen Bauformen, z. B. PDIP. Zu beachten ist dabei, dass es PDIP oft nur bis DIP40 (also mit 40 Pins) gibt, d.h. einen Mikrocontroller mit 50 I/O-Pins kann es dann nur als SMD geben.

Viele Mikrocontroller sind in verschiedenen Bauformen verfügbar. Nur in SMD verfügbar sind:
* MSP430 (Die kleinen sind mittlerweile auch als DIP erhältlich)
* AVR ATMega 169

In der klassischen (wenn auch in der Anzahl der verfügbaren IO-Pins limitiert) PDIP Bauform gibt es unter anderem:
* AVR ATMega 88A, 164A, 324A, 644A
* AVR ATTiny: Praktisch alle, z. B. ATTiny 13A, 24A, 25, 26, 2313A
* viele 8051-Derivate, z. B. Atmel 89S8252

== Spannung ==
Während früher die meisten Mikrocontroller und die gesamte Peripherie mit 5V liefen, so gibt es heute auch alle möglichen anderen Varianten. Zu beachten ist:
* Controller und Peripherie müssen zusammenpassen. Man kann nicht einfach (ohne weitere Vorkehrungen) ein 3,3V-RAM an einen 5V-Controller anschließen und umgekehrt.
* Manche Controller besitzen, obwohl sie intern mit einer anderen Spannung arbeiten, 5V-kompatible IO-Pins (Beispiel: [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]]).
* Manche Controller brauchen zwei verschiedene Spannungen. Dies ist aber relativ selten, z. B. bei den [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]].

* Billig-Netzteile liefern im Leerlauf manchmal deutlich mehr Spannung als angegeben, ein [[Standardbauelemente|Spannungsregler]] (z. B. 78xx) ist also Pflicht!
* Bei Batterien und Akkus sinkt die Spannung ab, wenn sie leerer werden. Braucht der Controller z. B. mindestens 2,7V, dann wird man mit zwei 1,5V-Batterien nicht lange Freude haben (außer man benutzt spezielle Schaltregler).

== Stromverbrauch ==
Im Vergleich zu PC-Prozessoren (Pentium, Athlon usw.) brauchen Mikrocontroller relativ wenig Strom. Will man sie allerdings mit Batterien betreiben, dann wird der Stromverbrauch plötzlich doch wichtig. Die meisten Mikrocontroller besitzen hierfür Stromsparmodi, mit denen man den Controller teilweise abschalten kann. Für einen extrem geringen Stromverbrauch sind z. B. die [[MSP430]]-Controller oder [[EFM32]]-Controller optimiert.

Der Stromverbrauch hängt auch stark vom Takt und der Versorgungsspannung ab.

{| border=1 cellspacing=0
! Frequenz !! ATMega8 (2.7V) !! ATMega8 (5.0V) !! PIC16LF84A(2.0V) !! PIC16F84A (5.5V) !! MSP430F2618 (3V) !! Einheit
|-
! 32KHz
|62||80||45||-
|title="Keine Angabe"|k.A.||µA
|-
! 100KHz
|0,3||0,5||-||-||0,084
|rowspan=4|mA
|-
!1MHz, 2MHz*
|1,5||2,3||4||-||0,5
|-
!8MHz, 4MHz*
|5||7/15**
|rowspan=2|-||4,5||4,2
|-
!16MHz, 20MHz*
| -||20||20||9,5 (3,3V)
|}

[*] Abweichende Taktangabe für PIC16*F84A, da hier keine entsprechenden Werte für die Frequenzen des ATmega8 im Datenblatt (PIC16F84A Data Sheet, Microchip 2001, 35007b.pdf) vorliegen.

[**] Angaben sind in der Folge Idle/Active (Quelle: Atmel, ATmega8/L, doc2486.pdf).

== Takt/Geschwindigkeit ==
Einerseits wünscht man sich oft einen möglichst schnellen Controller, insbesondere als Anfänger, wenn man effiziente Lösungen noch nicht so kennt, andererseits schlägt sich ein hoher Takt auch im Stromverbrauch und im Preis nieder. Man sollte sich dabei nicht von den hohen Taktraten der PC-Prozessoren irritieren lassen. Für viele Anwendungen reicht 1-MHz-Takt völlig aus.

Bei einem Geschwindigkeitsvergleich sollte man beachten, dass man nicht einfach den Takt vergleichen kann:
* Während manche Controller 12 Takte für einen Befehl brauchen (z. B. die Original-[[8051]]), kommen andere mit einem Takt pro Befehl aus (z. B. [[AVR]]).
* Manche Controller unterstützen gewisse Operationen hardwareseitig, die auf anderen Controllern in Software nachgebildet werden muss. Beispiele sind z. B. Multiplikation und Division. Wer in einer Hochsprache programmiert, merkt davon nicht viel, da es dort die Befehle sowieso zur Verfügung stehen, aber sie brauchen auf einem Controller ohne Hardwareunterstützung eben deutlich länger.
* Die Datenbus- bzw. Registerbreite spielt eine wichtige Rolle, weil man z. B. für eine 16-Bit-Addition auf einer 8-Bit-CPU zwei Befehle und auf einer 16-Bit-CPU nur einen Befehl braucht.

== Speicher ==
Während früher oft nur die [[Register]] im Mikrocontroller waren, und der gesamte restliche Speicher extern angebunden werden musste, so sind heute die Speicher oft komplett im Mikrocontroller integriert. Das bedeutet aber teilweise auch, dass man sie nicht erweitern kann. Wichtig ist dabei u.a. die Größe des Programmspeichers (meist ein [[Flash-ROM]]) und das [[RAM#SRAM|SRAM]]. Fehlt letzteres, dann kann es mit der Compilerunterstützung schwierig werden.

Zu unterscheiden sind hier außerdem Controller in [[Von Neumann-Architektur|Von-Neumann-Architektur]] und [[Harvard-Architektur]]. Bei letzterer liegen Programmspeicher (ROM) und Datenspeicher (RAM) in getrennten Speicherbereichen; dies hat den Nachteil, dass für den Zugriff auf den Programmspeicher spezielle Befehle notwendig sind (was die Verwendung von im ROM abgelegten Daten in C-Compilern ziemlich umständlich macht), und dass man keine Programmteile direkt aus dem Datenspeicher ausführen kann.

== Onboard-Peripherie ==
Mikrocontroller haben meist eine ganze Menge Funktionen integriert, z. B. [[AD-Wandler]], [[I²C]]-Bus, [[SPI]], [[PWM]], [[RS-232]] usw. usf. Der Vorteil liegt darin, dass der Controller damit mehrere Dinge gleichzeitig machen kann. Dadurch steigt zum einen die Gesamtleistung des Controllers, zum anderen sind viele Dinge zeitkritisch, und die Programmierung ist deutlich einfacher, wenn man zehn zeitkritische Dinge gleichzeitig erledigen muss.

== Störfestigkeit ==
Eigentlich ein wichtiges Thema, andererseits findet man dazu nur sehr wenig Informationen. Bekannt ist beispielsweise, dass bei der [[AVR]]-Familie die ATmegas deutlich störfester sind als die alten AT90S.

== Programmiersprachen ==
Den direktesten Zugriff auf die "Innereien" eines Prozessors hat man mit [[Assembler]]. Dies ist jedoch gleichzeitig - zumindest auf den ersten Blick - die "abschreckendste" Sprache, denn sie erfordert einen hohen Lernaufwand. Aufgrund stark unterschiedlicher Befehlssätze verschiedener Controllerfamilien ist das Gelernte nie 1-zu-1 übertragbar und meist nur direkt auf einen einzigen Prozessor oder allenfalls auf eine Familie "verwandter" Produkte anwendbar. Dennoch kann man sich mit einiger Erfahrung recht schnell in einen anderen Befehlssatz einarbeiten. In bestimmten Bereichen oder Teilen eines Projekts wird die Verwendung von Assembler dennoch unabdingbar sein. (Diese Teile mögen projektabhängig zwischen 100% oder auch nur deutlich unter 1% umfassen.)

Die Auswahl der richtigen Programmiersprache hängt auch stark vom geplanten Einsatzzweck ab. Ein Elektrotechnik-Student, der sich für sein späteres Berufsleben vorbereiten möchte, sollte sich mit C und Assembler befassen. Wer dagegen gar nicht vorhat sich allzu tief einzuarbeiten und sowieso schon Basic oder Pascal kann, der sollte zu diesen Sprachen greifen.

Für einige Controllerfamilien (z. B. AVR, ARM, MSP430) gibt es eine Portierung des kostenlosen [[GCC|GNU-C-Compilers]], wodurch C auch im Hobby-Bereich stark vertreten ist und es auch viele Programmierbeispiele dafür gibt.

Für die LPC Prozessorfamilie ist eine kostenlose Entwicklungsumgebung erhältlich. Informationen unter '''[http://www.code-red-tech.com/lpcxpresso.php code-red]''': Die auf Eclipse basierende Entwicklungsumgebung ist nach der Installation bis 8k freigeschaltet und nach einer einfachen und kostenlosen Registrierung für 128kB. Die IDE ist auch für '''[http://support.code-red-tech.com/CodeRedWiki/redlib_v2_notes Linux]''' verfügbar. Hier die '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung]'''

== Debugging ==
Bei der Fehlerbeseitigung trennen sich Profi von Amateur, und es kann richtig teuer werden. Genau hier haben die Hersteller von Mikrocontrollern und/oder Compilern eine Möglichkeit gefunden, den Gelegenheitsprogrammierer abzuweisen und nur den zahlenden Profi vorzulassen.

Die preisgünstigste, aber auch unkomfortabelste Art des Debuggings ist der Einbau von Testcode in das Programm. Dieser Testcode informiert den Programmierer über erreichte Programmpunkte und dabei aufgetretene Datenwerte. Die Ausgabe erfolgt per optisch/akustischer Anzeige oder serieller Schnittstelle. Der Nachteil dieser Methode liegt in ihrem Zeitaufwand. Für jedes Problem muss ein kurzes Stück Testcode erdacht und in das Programm eingefügt werden. Danach wird das Programm kompiliert/assembliert und in den Flashspeicher des Mikrocontrollers gebrannt. Zuguterletzt muss das Programm von Beginn an durchlaufen und mit etwas Glück liefert der Testcode Informationen über das Problem.

Deutlich effektiver ist die Fehlersuche mittels einer in die PC-Entwicklungsumgebung integrierten Debugger-Software. Üblicherweise besteht diese Software aus mehreren Fenstern zur Anzeige folgender Informationen:

* Programm- und Datenspeicher des Mikrocontrollers.
* Arbeits- und Konfigurationsregister des Mikrocontrollers.
* Programmquellcode in Hochsprache (z. B. C) und/oder Assembler.
* Werte von Programm-Variablen.

Ausgehend vom Quellcode/Assembler-Fenster kann man den Programmcode auf das Zielsystem laden, den Programmlauf starten und an beliebigen Stellen stoppen, das Programm zeilenweise oder wiederholend abarbeiten, Variablen/Speicher/Register anzeigen und auch verändern. Diese Vorgänge werden bei modernen Debuggern mit wenigen Funktionstasten und Kontextmenü gesteuert. Angemerkt sei, Debugging einer Hochsprache wie C funktioniert nur richtig, wenn die Codeoptimierung des Compilers deaktiviert ist. Diese Bedingung bringt es mit sich, dass für die Entwicklungsphase bis zu 30% mehr Programmspeicher benötigt werden.

Der Programmlauf kann in einem Software-Simulator oder direkt auf dem Mikrocontroller erfolgen. Leider können Simulatoren weder die Signale der Controllerumgebung, noch Interrupts realistisch nachahmen. Hier hilft nur In-System-Debugging direkt auf dem Zielsystem.

Für das In-System-Debugging wird der Ziel-Mikrocontroller mit seiner In-Circuit-Debugging-Hardware benutzt. Diese integrierte Hardware kommuniziert über teils genormte Schnittstellen mit der Debuggersoftware auf dem PC. Als Verbindungsglied dient ein Kabel mit mehr oder weniger komplexer Elektronik. Diese Elektronik, das fehlende Wissen um ihre Funktion und die teils eingebaute Donglefunktion verhindern preisgünstigen Nachbau und machen ihren Hersteller sicher vor unautorisierter Benutzung der Entwicklungsumgebung.

Bei der Vielzahl von Controller- und Compiler-Herstellen ist es kaum möglich, einen Überblick über die Debugger-Hardware/Software zu geben. Hier nur einige Beispiele:

=== [http://www.atmel.com/ Atmel] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2737 AVR JTAG ICE] Clone (wenige ATmega Typen)
| ~ 35€
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3891 AVR Dragon]
| ~ 55€
|-
| [http://www.keeelectronics.com/mkii.htm AVR JTAG ICE MKII - CN]
| ~ 85$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3353 AVR JTAG ICE MKII] / [http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=931 Clone]
| ~ 280€/99$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4279 AVR ONE!]
| ~ 550€
|}

[http://atmel.com/products/avr32/default.asp AVR32 Controller (32-Bit)] können mit Atmels freiem [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4116 AVR32 Studio], basierend auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE], programmiert und debugt werden. Die IDE bedient sich dabei der [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4118 AVR32 GNU Toolchain].

Der Debugger für [http://atmel.com/products/avr/default.asp AVR 8-Bit] RISC Controller ist in Atmels freie [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725 AVR Studio] IDE integriert. In Verbindung mit dem GNU C++ Compiler für AVR ([http://winavr.sourceforge.net/ WinAVR]) und der integrierten Bibliothek [http://www.nongnu.org/avr-libc/ AVR Libc] ist Hochsprach-Entwicklung und -Debugging möglich.

Der [[JTAG|AVR JTAG]] ICE Clone kann nur nachfolgende ältere ATmega Controller debuggen: ATmega16, ATmega16L, ATmega162, ATmega162L, ATmega162V, ATmega165, ATmega165V, ATmega169, ATmega169L, ATmega169V, ATmega32, ATmega32L, ATmega323, ATmega323L, ATmega64, ATmega64L, ATmega128, ATmega128L, AT90CAN128. Trotzdem ist er ein sehr wertvolles, weil günstiges Werkzeug, wenn man die Typbeschränkung akzeptieren kann.

Atmel [[AVR]] Dragon kann ATtiny, ATmega, XMega, AT32UC3x und AP7xxx programmieren und debuggen. Die drei letzt genanneten MCUs werden seit AVR Studio Version ''4.18 SP1'' unterstützt.

[http://www.mikrocontroller.net/topic/107070 AVR JTAG ICE MKII – CN] ist ein Produkt aus China mit der versprochenen Funktionalität eines originalen AVR JTAG ICE MKII von Atmel. Es besitzt eigenständige Elektronik und auch die aktualisierbare Firmware ist vom Original verschieden. Oftmals ist dieses Produkt beim nicht unbekannten Online-Auktionshaus zu finden.

=== [http://www.microchip.com/ Microchip] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023805 MPLAB PICkit2 / PICkit2 Debug Express]
| ~ 30€/55€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538340 MPLAB PICkit3 Debug Express]
| ~ 65€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010046&part=DV164005 MPLAB ICD 2] / [http://www.keeelectronics.com/icd25debugger.html Clone ICD2.5] / [http://www.sivava.com/MPLAB_ICD2.html Clone ICD2]
| ~ 90€/40€/40€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en537580 MPLAB ICD 3]
| ~ 190€
|}

Alle Typen von Microchip Debugger Hardware werden von Microchips freier [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469&part=SW007002 MPLAB IDE] unterstützt. Diese IDE kann mit C-Compilern verschiedener Hersteller zusammenarbeiten. Das Setup installiert keine Microchip C-Compiler sondern bietet als Option die C-Compiler von CCS und HI-TECH. Der CCS Compiler für PIC18F45k20 ist auf 2kWord Programmcode begrenzt. Die HI-TECH Compiler für PIC10/12/16, PIC18 und PIC32 haben, wenn sie als Freeware im ‚Lite mode’ arbeiten, eingeschränkte Codeoptimierung. Microchips C-Compiler für [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010014 PIC18], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535364 PIC24], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535363 dsPIC DSCs] und/oder [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2615&dDocName=en532454 PIC32] können zusätzlich installiert werden. In der zum freien Download bereitstehenden ‚Student Edition’ stellen sie nach 60 Tagen einen Teil der Codeoptimierung ein. Das MPLAB Setup bietet optional die Installation der, im nächsten Absatz behandelten, HI-TECH IDE ‚HI-TIDE 3’ an.

Die Debugger Hardware ICD 2 von Microchip wird auch von der freien, auf [http://www.eclipse.org/ Eclipse] basierenden, HI-TECH IDE [http://www.htsoft.com/downloads/demos.php#hitide ‚HI-TIDE 3’] unterstützt. Diese moderne IDE kann zusammen mit Microchips MPLAB oder separat installiert werden. Zusätzlich zu installieren sind HI-TECHs C-Compiler für die Microchip Reihen [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/piccpro-modes.php PIC10/12/16], [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/picc18pro-modes.php PIC18] und/oder [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/pic32-modes.php PIC32]. Ihre im ‚Lite mode’ bestehende Einschränkung wurde bereits erwähnt.

Die beiden für PICs vorhandenen IDEs von Microchip und HI-TECH bilden zusammen mit den freien C-Compilern und den preisgünstigen ICD 2 Clones eine kostengünstige Möglichkeit, PIC-Code zu erstellen und zu debuggen. Die eingeschränkte Codeoptimierung ist für Amateure verschmerzbar. Einige kleine PICs haben leider keine In-Circuit-Debugging-Hardware eingebaut. Diese PICs sind nur mit Hilfe eines kostspieligen [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538769 Header Boards] debugbar.

=== [http://focus.ti.com/mcu/docs/mcuprodoverview.tsp?sectionId=95&tabId=140&familyId=342 TI MSP430] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p58_MSP430-JTAG-Parallelportkabel--MSP430-JTAG-.html MSP430 JTAG (parallel)]
| ~ 15€
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p63_MSP430-USB-JTAG-Adapter--MSP430-JTAG-TINY-.html MSP430-JTAG-TINY (USB)]
| ~ 65€
|-
| TI-FET [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-fet430uif.html MSP430 USB Debugging Interface]
| ~ 115€
|-
| TI [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-f2013.html MSP430 USB Stick Development Tool]
| ~ 30€
|}

[http://focus.ti.com/lit/ug/slau265/slau265.pdf Programmierung] und Debugging der MSP430 erfolgt über JTAG-Schnittstelle und in neusten Varianten (MSP430F20xx, F21x2, F22xx) über ‚Spy-Bi-Wire’ (2-wire JTAG). Die ursprüngliche JTAG-Schnittstelle benötigt 4 Signalleitungen plus Reset. Bei ‚Spy-Bi-Wire’ sind die Signalleitungen auf 2 reduziert.

Jeder anwenderprogrammierbare MSP430 enthält einen [[Bootloader]]. Bei den Typenreihen MSP430F1xx, F2xx und F4xx befindet er sich im ROM. Bei den MSP430F6xx im Flash-Speicher.

TI bezeichnet die Programmier- und Debugging-Hardware als Flash Emulation Tool (FET). Es existieren die Varianten ‚Parallel Port’ und USB. Die preisgünstigen parallelen Systeme beherrschen nur JTAG. Bei den USB-Systemen ist zusätzlich ‚Spy-Bi-Wire’ implementiert, und man kann damit die Codeschutzsicherung des Mikrocontrollers auslösen.

Die [http://www.olimex.com/dev/index.html Olimex] Produkte entsprechen in ihrer Funktion weitestgehend den TI-Vorbildern und können mit jeder Software verwendet werden, die TI-Werkzeuge unterstützt. Kleine Abweichungen bestehen bei der [http://www.olimex.com/dev/images/MSP430/SPY-BI-WIRE-CONNECTION.jpg Olimex Implementierung] der ‚Spy-Bi-Wire’ Verbindung des MSP430-JTAG-TINY.

Das ‚MSP430 USB Stick Development Tool’ ist eine eigenständige Debugging-Hardware mit aufgestecktem eZ430-F2013 Zielsystem. Der Stick beherrscht aber nur ‚Spy-Bi-Wire’, wodurch die Anzahl der unterstützten Controller begrenzt ist.

Als Entwicklungsumgebung stellt TI den auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE] aufbauenden ‚Code Compose Essentials’ bereit. In der freien Version [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-cce430.html ‚CCE Core Edition’] ist dieses Paket auf 16kB Code begrenzt.

Mit der freien IDE Eclipse, dem GNU C-Compiler für MSP430, einigen Zutaten und dem Olimex Parallelport-Adapter kann man die wohl preiswerteste, unbeschränkte Entwicklungsumgebung für Mikrocontroller zusammenstellen. Es ist keine perfekte Kombination, und die Installation macht einige Mühe; im Ergebnis hat man aber eine Arbeitsplattform, einschließlich Debugger, ohne unverständliche Skripte oder kryptischen Make-Files. Über diese beiden Links

* [[Eclipse und MSPGCC unter Windows]] (03/2009)
* [http://matthias-hartmann.blogspot.com/ Use Eclipse and mspgcc - the easy way] (Windows 02/2009)

findet man zwei verschiedenartige Lösungen der Installation unter Windows. Obwohl beide Varianten auf teils verschiedene Werkzeuge zurückgreifen, sind sie kombinierbar und ergeben damit Spielraum für persönliche Vorlieben.

=== [http://www.zilog.com/ Zilog] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZUSBSC00100ZACG USB Smart Kabel]
| ~ 30$
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZENETSC0100ZACG Ethernet Smart Kabel]
| ~ 70$
|}

Die [[Zilog]] Entwicklungssysteme [http://www.zilog.com/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=137 ZDS II] (C/ASM) für [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=5&parent_id=2 Z8 Encore!®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=6&parent_id=2 Z8 Encore! XP®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=7&parent_id=2 Z8 Encore! MC™] sowie [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=8&parent_id=2 ZNEO™ Z16F] Controller haben keine Beschränkungen sind aber ganz zu Unrecht in Europa kaum bekannt oder erhältlich.

=== [http://www.nxp.com/products/microcontrollers/ NXP] ===
{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Entwicklungskit incl. USB-JTAG/SWD Programmer & Debugger]
| ~ 25€

|}
Die NXP [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx Entwicklungskits] sind sehr preiswerte Kits aus einem Target und einem USB-JTAG/SWD Programmer & Debugger. Das Target kann sehr einfach vom Programmer/Debugger getrennt, und für eigene Projekte verwendet werden. Siehe dazu auch die Dokumentation von NXP zu den '''[http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits (PDF)]''' und diese '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso Beschreibung]'''

== Programmübertragung ==
Im Idealfall stellt sich die Frage, wie das Programm in den Mikrocontroller kommt, für den Programm-Entwickler nicht. Die Debugging-Hardware erledigt diese Aufgabe ganz unauffällig mit. Da die Umstände aber nicht immer ideal sind, muss der Entwickler manchmal auf andere Methoden zurückgreifen.

Früher wurden überwiegend teure und umständlich zu handhabende Programmiergeräte verwendet, mit deren Hilfe der Programmspeicher außerhalb des Zielsystems gefüllt wurde. Heute sind die meisten Mikrocontroller über verschiedene ISP-Schnittstellen oder über das [[UART]] ‚In-System’-programmierbar.

Die ISP-Schnittstelle ist entweder als universelle Debugging- und Programmier-Schnittstelle, z. B. [[JTAG]], oder als dedizierte Programmier-Schnittstelle realisiert. Für den zweiten Fall benötigt man einen speziellen Programmier-Adapter den man, meistens in verschiedenen Ausführungen, kaufen oder selber bauen kann. Dazugehörig ist ein passendes Programmier-Programm für den PC. Spezialisierte Programmier-Adapter und –Programme werden auch gern in der laufenden Produktion eingesetzt.

Mikrocontroller mit integriertem [[Bootloader]] können mit der entsprechenden PC-Software direkt über den seriellen Port programmiert werden.

[[Category:Mikrocontroller| ]]

Entscheidung Mikrocontroller

2013-06-23T04:36:55Z

93.223.54.143: /* NXP*/

Die meisten Anfänger stellen sich die Frage, welchen [[Mikrocontroller]] sie verwenden sollen. Es gibt Dutzende Hersteller, und jeder davon hat unzählige Varianten im Angebot. Stellt man die Frage in einem Diskussionsforum, dann bekommt man viele verschiedene (sich teilweise widersprechende) Antworten. Bei der Entscheidung sollten u.a. die unten stehenden Kriterien beachtet werden. Dieser Artikel ist primär für Hobbyisten gedacht, da im professionellen Einsatz oftmals völlig andere Kriterien beachtet werden müssen. Weitere vergleichende Informationen über verschiedene Controllerfamilien gibt der Artikel: [[Mikrocontroller_Vergleich]]

== Verfügbarkeit ==
* Während man manche Mikrocontroller an jeder Straßenecke bekommt, sind andere nur in großen Stückzahlen und mit Gewerbenachweis erhältlich. Dazu einfach mal in die Kataloge der einschlägigen Privatkundenhändler schauen. Dabei auch darauf achten, dass der gewünschte Controller auch in der richtigen Bauform erhältlich ist (DIP, TQFP, MLF usw.), s.u.
* Ab und zu kündigen Hersteller ein neues Modell an (und veröffentlichen das Datenblatt dazu), können aber erst ein Jahr später nennenswerte Stückzahlen liefern. Also den Controller nicht einfach anhand der Übersichten beim Hersteller aussuchen, sondern überprüfen, was die Händler auch wirklich liefern können.
* Lebenszyklus: Kein Modell wird ewig hergestellt. Deswegen sollte man überprüfen, ob der Hersteller vielleicht schon angekündigt hat, dass er ein bestimmtes Modell nicht mehr herstellen will. Die Hersteller schreiben dann z. B. "Mature Product (Not Recommended for New Designs)". Für Neuentwicklungen oder den Einstieg sollte man folgende Modelle nicht verwenden:
** AVR AT90-Reihe,
** AVR ATMega 103(L), 161(L), 163(L), 323(L).
* Für alle abgekündigten AVR-Controller gibt es jedoch pin- und funktionskompatible Nachfolger. Daher kommt es nur in den seltensten Fällen zu Problemen. Probleme können nur entstehen, wenn ein Programm nur in kompilierter Version zur Verfügung steht.
* Dagegen sind Mikrocontroller der [[8051|MCS51-Familie]] von Intel eher für langfristige Investitionen geeignet. Der 8051 wurde 1979 (!) als erstes Mitglied dieser Familie vorgestellt. Heute gibt es bereits hunderte von 8051-Derivaten von dutzenden von Halbleiterherstellern, zum Teil auch mit weiterentwickelten Prozessorkernen. Wird ein Derivat tatsächlich mal abgekündigt, findet man bei dieser Riesenauswahl meist leicht adäquaten Ersatz.

== Preis ==
Einerseits kann es lästig sein, wenn man durch die Verwendung eines kleineren Modells 2 Euro gespart hat und dann mit dessen Unzulänglichkeiten kämpft, andererseits ist ein versehentlich zerstörter Chip für 30 Euro ziemlich ärgerlich. Auch ist es oft ganz praktisch, wenn man einige Controller auf Vorrat hat.

Zum Preis eines einzelnen Mikrocontrollers kommen noch die Kosten für die Entwicklungswerkzeuge, wie [[Compiler]], Programmübertragung und Debugging hinzu (s.u. Programmiersprache und Programmübertragung).

== Dokumentation ==
Die wichtigste Informationsquelle zu einem Mikrocontroller ist das Datenblatt. Diese gibt es heutzutage aber fast ausschließlich in Englisch. Wer damit nicht zurecht kommt, muss vorher schauen, ob es irgendwelche Tutorials oder Bücher in seiner Lieblingssprache gibt.

Je mehr Funktionen ein Mikrocontroller beherrscht, desto umfangreicher wird auch das Datenblatt. Das führt dazu, dass bei manchen Mikrocontrollern das Datenblatt über 1000 Seiten hat. Da ist die Gefahr groß, dass ein Anfänger den Überblick verliert.

== Unterstützung/Community ==
Gerade als Anfänger ist man oft auf die Hilfe anderer angewiesen. Da empfiehlt es sich, der Masse hinterherzulaufen und keine exotischen Typen zu verwenden. Im Bastlerbereich populäre Mikrocontroller-Familien sind die AVRs von Atmel und die PICs von Microchip. Für diese Architekturen gibt es z. B. im Forum dieser Internet-Seite gute und meist auch schnelle Hilfestellung bei Problemen.

== Bauformen ==
Neben den klassischen (bedrahteten) Bauformen setzt sich heutzutage [[SMD]] immer mehr durch. Manche Mikrocontroller sind nur noch in SMD-Bauformen erhältlich. Für SMD benutzt man üblicherweise geätzte Platinen oder Adapter/Sockel (die aber wieder extra kosten). Will man mit Lochrasterplatinen oder [[Breadboard]]s arbeiten, dann braucht man die klassischen Bauformen, z. B. PDIP. Zu beachten ist dabei, dass es PDIP oft nur bis DIP40 (also mit 40 Pins) gibt, d.h. einen Mikrocontroller mit 50 I/O-Pins kann es dann nur als SMD geben.

Viele Mikrocontroller sind in verschiedenen Bauformen verfügbar. Nur in SMD verfügbar sind:
* MSP430 (Die kleinen sind mittlerweile auch als DIP erhältlich)
* AVR ATMega 169

In der klassischen (wenn auch in der Anzahl der verfügbaren IO-Pins limitiert) PDIP Bauform gibt es unter anderem:
* AVR ATMega 88A, 164A, 324A, 644A
* AVR ATTiny: Praktisch alle, z. B. ATTiny 13A, 24A, 25, 26, 2313A
* viele 8051-Derivate, z. B. Atmel 89S8252

== Spannung ==
Während früher die meisten Mikrocontroller und die gesamte Peripherie mit 5V liefen, so gibt es heute auch alle möglichen anderen Varianten. Zu beachten ist:
* Controller und Peripherie müssen zusammenpassen. Man kann nicht einfach (ohne weitere Vorkehrungen) ein 3,3V-RAM an einen 5V-Controller anschließen und umgekehrt.
* Manche Controller besitzen, obwohl sie intern mit einer anderen Spannung arbeiten, 5V-kompatible IO-Pins (Beispiel: [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]]).
* Manche Controller brauchen zwei verschiedene Spannungen. Dies ist aber relativ selten, z. B. bei den [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]].

* Billig-Netzteile liefern im Leerlauf manchmal deutlich mehr Spannung als angegeben, ein [[Standardbauelemente|Spannungsregler]] (z. B. 78xx) ist also Pflicht!
* Bei Batterien und Akkus sinkt die Spannung ab, wenn sie leerer werden. Braucht der Controller z. B. mindestens 2,7V, dann wird man mit zwei 1,5V-Batterien nicht lange Freude haben (außer man benutzt spezielle Schaltregler).

== Stromverbrauch ==
Im Vergleich zu PC-Prozessoren (Pentium, Athlon usw.) brauchen Mikrocontroller relativ wenig Strom. Will man sie allerdings mit Batterien betreiben, dann wird der Stromverbrauch plötzlich doch wichtig. Die meisten Mikrocontroller besitzen hierfür Stromsparmodi, mit denen man den Controller teilweise abschalten kann. Für einen extrem geringen Stromverbrauch sind z. B. die [[MSP430]]-Controller oder [[EFM32]]-Controller optimiert.

Der Stromverbrauch hängt auch stark vom Takt und der Versorgungsspannung ab.

{| border=1 cellspacing=0
! Frequenz !! ATMega8 (2.7V) !! ATMega8 (5.0V) !! PIC16LF84A(2.0V) !! PIC16F84A (5.5V) !! MSP430F2618 (3V) !! Einheit
|-
! 32KHz
|62||80||45||-
|title="Keine Angabe"|k.A.||µA
|-
! 100KHz
|0,3||0,5||-||-||0,084
|rowspan=4|mA
|-
!1MHz, 2MHz*
|1,5||2,3||4||-||0,5
|-
!8MHz, 4MHz*
|5||7/15**
|rowspan=2|-||4,5||4,2
|-
!16MHz, 20MHz*
| -||20||20||9,5 (3,3V)
|}

[*] Abweichende Taktangabe für PIC16*F84A, da hier keine entsprechenden Werte für die Frequenzen des ATmega8 im Datenblatt (PIC16F84A Data Sheet, Microchip 2001, 35007b.pdf) vorliegen.

[**] Angaben sind in der Folge Idle/Active (Quelle: Atmel, ATmega8/L, doc2486.pdf).

== Takt/Geschwindigkeit ==
Einerseits wünscht man sich oft einen möglichst schnellen Controller, insbesondere als Anfänger, wenn man effiziente Lösungen noch nicht so kennt, andererseits schlägt sich ein hoher Takt auch im Stromverbrauch und im Preis nieder. Man sollte sich dabei nicht von den hohen Taktraten der PC-Prozessoren irritieren lassen. Für viele Anwendungen reicht 1-MHz-Takt völlig aus.

Bei einem Geschwindigkeitsvergleich sollte man beachten, dass man nicht einfach den Takt vergleichen kann:
* Während manche Controller 12 Takte für einen Befehl brauchen (z. B. die Original-[[8051]]), kommen andere mit einem Takt pro Befehl aus (z. B. [[AVR]]).
* Manche Controller unterstützen gewisse Operationen hardwareseitig, die auf anderen Controllern in Software nachgebildet werden muss. Beispiele sind z. B. Multiplikation und Division. Wer in einer Hochsprache programmiert, merkt davon nicht viel, da es dort die Befehle sowieso zur Verfügung stehen, aber sie brauchen auf einem Controller ohne Hardwareunterstützung eben deutlich länger.
* Die Datenbus- bzw. Registerbreite spielt eine wichtige Rolle, weil man z. B. für eine 16-Bit-Addition auf einer 8-Bit-CPU zwei Befehle und auf einer 16-Bit-CPU nur einen Befehl braucht.

== Speicher ==
Während früher oft nur die [[Register]] im Mikrocontroller waren, und der gesamte restliche Speicher extern angebunden werden musste, so sind heute die Speicher oft komplett im Mikrocontroller integriert. Das bedeutet aber teilweise auch, dass man sie nicht erweitern kann. Wichtig ist dabei u.a. die Größe des Programmspeichers (meist ein [[Flash-ROM]]) und das [[RAM#SRAM|SRAM]]. Fehlt letzteres, dann kann es mit der Compilerunterstützung schwierig werden.

Zu unterscheiden sind hier außerdem Controller in [[Von Neumann-Architektur|Von-Neumann-Architektur]] und [[Harvard-Architektur]]. Bei letzterer liegen Programmspeicher (ROM) und Datenspeicher (RAM) in getrennten Speicherbereichen; dies hat den Nachteil, dass für den Zugriff auf den Programmspeicher spezielle Befehle notwendig sind (was die Verwendung von im ROM abgelegten Daten in C-Compilern ziemlich umständlich macht), und dass man keine Programmteile direkt aus dem Datenspeicher ausführen kann.

== Onboard-Peripherie ==
Mikrocontroller haben meist eine ganze Menge Funktionen integriert, z. B. [[AD-Wandler]], [[I²C]]-Bus, [[SPI]], [[PWM]], [[RS-232]] usw. usf. Der Vorteil liegt darin, dass der Controller damit mehrere Dinge gleichzeitig machen kann. Dadurch steigt zum einen die Gesamtleistung des Controllers, zum anderen sind viele Dinge zeitkritisch, und die Programmierung ist deutlich einfacher, wenn man zehn zeitkritische Dinge gleichzeitig erledigen muss.

== Störfestigkeit ==
Eigentlich ein wichtiges Thema, andererseits findet man dazu nur sehr wenig Informationen. Bekannt ist beispielsweise, dass bei der [[AVR]]-Familie die ATmegas deutlich störfester sind als die alten AT90S.

== Programmiersprachen ==
Den direktesten Zugriff auf die "Innereien" eines Prozessors hat man mit [[Assembler]]. Dies ist jedoch gleichzeitig - zumindest auf den ersten Blick - die "abschreckendste" Sprache, denn sie erfordert einen hohen Lernaufwand. Aufgrund stark unterschiedlicher Befehlssätze verschiedener Controllerfamilien ist das Gelernte nie 1-zu-1 übertragbar und meist nur direkt auf einen einzigen Prozessor oder allenfalls auf eine Familie "verwandter" Produkte anwendbar. Dennoch kann man sich mit einiger Erfahrung recht schnell in einen anderen Befehlssatz einarbeiten. In bestimmten Bereichen oder Teilen eines Projekts wird die Verwendung von Assembler dennoch unabdingbar sein. (Diese Teile mögen projektabhängig zwischen 100% oder auch nur deutlich unter 1% umfassen.)

Die Auswahl der richtigen Programmiersprache hängt auch stark vom geplanten Einsatzzweck ab. Ein Elektrotechnik-Student, der sich für sein späteres Berufsleben vorbereiten möchte, sollte sich mit C und Assembler befassen. Wer dagegen gar nicht vorhat sich allzu tief einzuarbeiten und sowieso schon Basic oder Pascal kann, der sollte zu diesen Sprachen greifen.

Für einige Controllerfamilien (z. B. AVR, ARM, MSP430) gibt es eine Portierung des kostenlosen [[GCC|GNU-C-Compilers]], wodurch C auch im Hobby-Bereich stark vertreten ist und es auch viele Programmierbeispiele dafür gibt.

Für die LPC Prozessorfamilie ist eine kostenlose Entwicklungsumgebung erhältlich. Informationen unter '''[http://www.code-red-tech.com/lpcxpresso.php code-red]''': Die auf Eclipse basierende Entwicklungsumgebung ist nach der Installation bis 8k freigeschaltet und nach einer einfachen und kostenlosen Registrierung für 128kB. Die IDE ist auch für '''[http://support.code-red-tech.com/CodeRedWiki/redlib_v2_notes Linux]''' verfügbar. Hier die '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung]'''

== Debugging ==
Bei der Fehlerbeseitigung trennen sich Profi von Amateur, und es kann richtig teuer werden. Genau hier haben die Hersteller von Mikrocontrollern und/oder Compilern eine Möglichkeit gefunden, den Gelegenheitsprogrammierer abzuweisen und nur den zahlenden Profi vorzulassen.

Die preisgünstigste, aber auch unkomfortabelste Art des Debuggings ist der Einbau von Testcode in das Programm. Dieser Testcode informiert den Programmierer über erreichte Programmpunkte und dabei aufgetretene Datenwerte. Die Ausgabe erfolgt per optisch/akustischer Anzeige oder serieller Schnittstelle. Der Nachteil dieser Methode liegt in ihrem Zeitaufwand. Für jedes Problem muss ein kurzes Stück Testcode erdacht und in das Programm eingefügt werden. Danach wird das Programm kompiliert/assembliert und in den Flashspeicher des Mikrocontrollers gebrannt. Zuguterletzt muss das Programm von Beginn an durchlaufen und mit etwas Glück liefert der Testcode Informationen über das Problem.

Deutlich effektiver ist die Fehlersuche mittels einer in die PC-Entwicklungsumgebung integrierten Debugger-Software. Üblicherweise besteht diese Software aus mehreren Fenstern zur Anzeige folgender Informationen:

* Programm- und Datenspeicher des Mikrocontrollers.
* Arbeits- und Konfigurationsregister des Mikrocontrollers.
* Programmquellcode in Hochsprache (z. B. C) und/oder Assembler.
* Werte von Programm-Variablen.

Ausgehend vom Quellcode/Assembler-Fenster kann man den Programmcode auf das Zielsystem laden, den Programmlauf starten und an beliebigen Stellen stoppen, das Programm zeilenweise oder wiederholend abarbeiten, Variablen/Speicher/Register anzeigen und auch verändern. Diese Vorgänge werden bei modernen Debuggern mit wenigen Funktionstasten und Kontextmenü gesteuert. Angemerkt sei, Debugging einer Hochsprache wie C funktioniert nur richtig, wenn die Codeoptimierung des Compilers deaktiviert ist. Diese Bedingung bringt es mit sich, dass für die Entwicklungsphase bis zu 30% mehr Programmspeicher benötigt werden.

Der Programmlauf kann in einem Software-Simulator oder direkt auf dem Mikrocontroller erfolgen. Leider können Simulatoren weder die Signale der Controllerumgebung, noch Interrupts realistisch nachahmen. Hier hilft nur In-System-Debugging direkt auf dem Zielsystem.

Für das In-System-Debugging wird der Ziel-Mikrocontroller mit seiner In-Circuit-Debugging-Hardware benutzt. Diese integrierte Hardware kommuniziert über teils genormte Schnittstellen mit der Debuggersoftware auf dem PC. Als Verbindungsglied dient ein Kabel mit mehr oder weniger komplexer Elektronik. Diese Elektronik, das fehlende Wissen um ihre Funktion und die teils eingebaute Donglefunktion verhindern preisgünstigen Nachbau und machen ihren Hersteller sicher vor unautorisierter Benutzung der Entwicklungsumgebung.

Bei der Vielzahl von Controller- und Compiler-Herstellen ist es kaum möglich, einen Überblick über die Debugger-Hardware/Software zu geben. Hier nur einige Beispiele:

=== [http://www.atmel.com/ Atmel] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2737 AVR JTAG ICE] Clone (wenige ATmega Typen)
| ~ 35€
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3891 AVR Dragon]
| ~ 55€
|-
| [http://www.keeelectronics.com/mkii.htm AVR JTAG ICE MKII - CN]
| ~ 85$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3353 AVR JTAG ICE MKII] / [http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=931 Clone]
| ~ 280€/99$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4279 AVR ONE!]
| ~ 550€
|}

[http://atmel.com/products/avr32/default.asp AVR32 Controller (32-Bit)] können mit Atmels freiem [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4116 AVR32 Studio], basierend auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE], programmiert und debugt werden. Die IDE bedient sich dabei der [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4118 AVR32 GNU Toolchain].

Der Debugger für [http://atmel.com/products/avr/default.asp AVR 8-Bit] RISC Controller ist in Atmels freie [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725 AVR Studio] IDE integriert. In Verbindung mit dem GNU C++ Compiler für AVR ([http://winavr.sourceforge.net/ WinAVR]) und der integrierten Bibliothek [http://www.nongnu.org/avr-libc/ AVR Libc] ist Hochsprach-Entwicklung und -Debugging möglich.

Der [[JTAG|AVR JTAG]] ICE Clone kann nur nachfolgende ältere ATmega Controller debuggen: ATmega16, ATmega16L, ATmega162, ATmega162L, ATmega162V, ATmega165, ATmega165V, ATmega169, ATmega169L, ATmega169V, ATmega32, ATmega32L, ATmega323, ATmega323L, ATmega64, ATmega64L, ATmega128, ATmega128L, AT90CAN128. Trotzdem ist er ein sehr wertvolles, weil günstiges Werkzeug, wenn man die Typbeschränkung akzeptieren kann.

Atmel [[AVR]] Dragon kann ATtiny, ATmega, XMega, AT32UC3x und AP7xxx programmieren und debuggen. Die drei letzt genanneten MCUs werden seit AVR Studio Version ''4.18 SP1'' unterstützt.

[http://www.mikrocontroller.net/topic/107070 AVR JTAG ICE MKII – CN] ist ein Produkt aus China mit der versprochenen Funktionalität eines originalen AVR JTAG ICE MKII von Atmel. Es besitzt eigenständige Elektronik und auch die aktualisierbare Firmware ist vom Original verschieden. Oftmals ist dieses Produkt beim nicht unbekannten Online-Auktionshaus zu finden.

=== [http://www.microchip.com/ Microchip] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023805 MPLAB PICkit2 / PICkit2 Debug Express]
| ~ 30€/55€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538340 MPLAB PICkit3 Debug Express]
| ~ 65€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010046&part=DV164005 MPLAB ICD 2] / [http://www.keeelectronics.com/icd25debugger.html Clone ICD2.5] / [http://www.sivava.com/MPLAB_ICD2.html Clone ICD2]
| ~ 90€/40€/40€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en537580 MPLAB ICD 3]
| ~ 190€
|}

Alle Typen von Microchip Debugger Hardware werden von Microchips freier [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469&part=SW007002 MPLAB IDE] unterstützt. Diese IDE kann mit C-Compilern verschiedener Hersteller zusammenarbeiten. Das Setup installiert keine Microchip C-Compiler sondern bietet als Option die C-Compiler von CCS und HI-TECH. Der CCS Compiler für PIC18F45k20 ist auf 2kWord Programmcode begrenzt. Die HI-TECH Compiler für PIC10/12/16, PIC18 und PIC32 haben, wenn sie als Freeware im ‚Lite mode’ arbeiten, eingeschränkte Codeoptimierung. Microchips C-Compiler für [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010014 PIC18], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535364 PIC24], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535363 dsPIC DSCs] und/oder [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2615&dDocName=en532454 PIC32] können zusätzlich installiert werden. In der zum freien Download bereitstehenden ‚Student Edition’ stellen sie nach 60 Tagen einen Teil der Codeoptimierung ein. Das MPLAB Setup bietet optional die Installation der, im nächsten Absatz behandelten, HI-TECH IDE ‚HI-TIDE 3’ an.

Die Debugger Hardware ICD 2 von Microchip wird auch von der freien, auf [http://www.eclipse.org/ Eclipse] basierenden, HI-TECH IDE [http://www.htsoft.com/downloads/demos.php#hitide ‚HI-TIDE 3’] unterstützt. Diese moderne IDE kann zusammen mit Microchips MPLAB oder separat installiert werden. Zusätzlich zu installieren sind HI-TECHs C-Compiler für die Microchip Reihen [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/piccpro-modes.php PIC10/12/16], [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/picc18pro-modes.php PIC18] und/oder [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/pic32-modes.php PIC32]. Ihre im ‚Lite mode’ bestehende Einschränkung wurde bereits erwähnt.

Die beiden für PICs vorhandenen IDEs von Microchip und HI-TECH bilden zusammen mit den freien C-Compilern und den preisgünstigen ICD 2 Clones eine kostengünstige Möglichkeit, PIC-Code zu erstellen und zu debuggen. Die eingeschränkte Codeoptimierung ist für Amateure verschmerzbar. Einige kleine PICs haben leider keine In-Circuit-Debugging-Hardware eingebaut. Diese PICs sind nur mit Hilfe eines kostspieligen [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538769 Header Boards] debugbar.

=== [http://focus.ti.com/mcu/docs/mcuprodoverview.tsp?sectionId=95&tabId=140&familyId=342 TI MSP430] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p58_MSP430-JTAG-Parallelportkabel--MSP430-JTAG-.html MSP430 JTAG (parallel)]
| ~ 15€
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p63_MSP430-USB-JTAG-Adapter--MSP430-JTAG-TINY-.html MSP430-JTAG-TINY (USB)]
| ~ 65€
|-
| TI-FET [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-fet430uif.html MSP430 USB Debugging Interface]
| ~ 115€
|-
| TI [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-f2013.html MSP430 USB Stick Development Tool]
| ~ 30€
|}

[http://focus.ti.com/lit/ug/slau265/slau265.pdf Programmierung] und Debugging der MSP430 erfolgt über JTAG-Schnittstelle und in neusten Varianten (MSP430F20xx, F21x2, F22xx) über ‚Spy-Bi-Wire’ (2-wire JTAG). Die ursprüngliche JTAG-Schnittstelle benötigt 4 Signalleitungen plus Reset. Bei ‚Spy-Bi-Wire’ sind die Signalleitungen auf 2 reduziert.

Jeder anwenderprogrammierbare MSP430 enthält einen [[Bootloader]]. Bei den Typenreihen MSP430F1xx, F2xx und F4xx befindet er sich im ROM. Bei den MSP430F6xx im Flash-Speicher.

TI bezeichnet die Programmier- und Debugging-Hardware als Flash Emulation Tool (FET). Es existieren die Varianten ‚Parallel Port’ und USB. Die preisgünstigen parallelen Systeme beherrschen nur JTAG. Bei den USB-Systemen ist zusätzlich ‚Spy-Bi-Wire’ implementiert, und man kann damit die Codeschutzsicherung des Mikrocontrollers auslösen.

Die [http://www.olimex.com/dev/index.html Olimex] Produkte entsprechen in ihrer Funktion weitestgehend den TI-Vorbildern und können mit jeder Software verwendet werden, die TI-Werkzeuge unterstützt. Kleine Abweichungen bestehen bei der [http://www.olimex.com/dev/images/MSP430/SPY-BI-WIRE-CONNECTION.jpg Olimex Implementierung] der ‚Spy-Bi-Wire’ Verbindung des MSP430-JTAG-TINY.

Das ‚MSP430 USB Stick Development Tool’ ist eine eigenständige Debugging-Hardware mit aufgestecktem eZ430-F2013 Zielsystem. Der Stick beherrscht aber nur ‚Spy-Bi-Wire’, wodurch die Anzahl der unterstützten Controller begrenzt ist.

Als Entwicklungsumgebung stellt TI den auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE] aufbauenden ‚Code Compose Essentials’ bereit. In der freien Version [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-cce430.html ‚CCE Core Edition’] ist dieses Paket auf 16kB Code begrenzt.

Mit der freien IDE Eclipse, dem GNU C-Compiler für MSP430, einigen Zutaten und dem Olimex Parallelport-Adapter kann man die wohl preiswerteste, unbeschränkte Entwicklungsumgebung für Mikrocontroller zusammenstellen. Es ist keine perfekte Kombination, und die Installation macht einige Mühe; im Ergebnis hat man aber eine Arbeitsplattform, einschließlich Debugger, ohne unverständliche Skripte oder kryptischen Make-Files. Über diese beiden Links

* [[Eclipse und MSPGCC unter Windows]] (03/2009)
* [http://matthias-hartmann.blogspot.com/ Use Eclipse and mspgcc - the easy way] (Windows 02/2009)

findet man zwei verschiedenartige Lösungen der Installation unter Windows. Obwohl beide Varianten auf teils verschiedene Werkzeuge zurückgreifen, sind sie kombinierbar und ergeben damit Spielraum für persönliche Vorlieben.

=== [http://www.zilog.com/ Zilog] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZUSBSC00100ZACG USB Smart Kabel]
| ~ 30$
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZENETSC0100ZACG Ethernet Smart Kabel]
| ~ 70$
|}

Die [[Zilog]] Entwicklungssysteme [http://www.zilog.com/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=137 ZDS II] (C/ASM) für [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=5&parent_id=2 Z8 Encore!®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=6&parent_id=2 Z8 Encore! XP®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=7&parent_id=2 Z8 Encore! MC™] sowie [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=8&parent_id=2 ZNEO™ Z16F] Controller haben keine Beschränkungen sind aber ganz zu Unrecht in Europa kaum bekannt oder erhältlich.

=== [http://www.nxp.com/products/microcontrollers/ NXP] ===
{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Entwicklungskit incl. USB-JTAG/SWD Programmer & Debugger]
| ~ 25€

|}
Die [[NXP] Entwicklungskits [https://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx] sind sehr preiswerte Kits aus einem Target und einem USB-JTAG/SWD Programmer & Debugger. Das Target kann sehr einfach vom Programmer/Debugger getrennt, und für eigene Projekte verwendet werden. Siehe dazu auch die Dokumentation von NXP zu den '''[http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits (PDF)]''' und diese '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso Beschreibung]'''

== Programmübertragung ==
Im Idealfall stellt sich die Frage, wie das Programm in den Mikrocontroller kommt, für den Programm-Entwickler nicht. Die Debugging-Hardware erledigt diese Aufgabe ganz unauffällig mit. Da die Umstände aber nicht immer ideal sind, muss der Entwickler manchmal auf andere Methoden zurückgreifen.

Früher wurden überwiegend teure und umständlich zu handhabende Programmiergeräte verwendet, mit deren Hilfe der Programmspeicher außerhalb des Zielsystems gefüllt wurde. Heute sind die meisten Mikrocontroller über verschiedene ISP-Schnittstellen oder über das [[UART]] ‚In-System’-programmierbar.

Die ISP-Schnittstelle ist entweder als universelle Debugging- und Programmier-Schnittstelle, z. B. [[JTAG]], oder als dedizierte Programmier-Schnittstelle realisiert. Für den zweiten Fall benötigt man einen speziellen Programmier-Adapter den man, meistens in verschiedenen Ausführungen, kaufen oder selber bauen kann. Dazugehörig ist ein passendes Programmier-Programm für den PC. Spezialisierte Programmier-Adapter und –Programme werden auch gern in der laufenden Produktion eingesetzt.

Mikrocontroller mit integriertem [[Bootloader]] können mit der entsprechenden PC-Software direkt über den seriellen Port programmiert werden.

[[Category:Mikrocontroller| ]]

Entscheidung Mikrocontroller

2013-06-23T04:25:59Z

93.223.54.143: /* Programmiersprachen */

Die meisten Anfänger stellen sich die Frage, welchen [[Mikrocontroller]] sie verwenden sollen. Es gibt Dutzende Hersteller, und jeder davon hat unzählige Varianten im Angebot. Stellt man die Frage in einem Diskussionsforum, dann bekommt man viele verschiedene (sich teilweise widersprechende) Antworten. Bei der Entscheidung sollten u.a. die unten stehenden Kriterien beachtet werden. Dieser Artikel ist primär für Hobbyisten gedacht, da im professionellen Einsatz oftmals völlig andere Kriterien beachtet werden müssen. Weitere vergleichende Informationen über verschiedene Controllerfamilien gibt der Artikel: [[Mikrocontroller_Vergleich]]

== Verfügbarkeit ==
* Während man manche Mikrocontroller an jeder Straßenecke bekommt, sind andere nur in großen Stückzahlen und mit Gewerbenachweis erhältlich. Dazu einfach mal in die Kataloge der einschlägigen Privatkundenhändler schauen. Dabei auch darauf achten, dass der gewünschte Controller auch in der richtigen Bauform erhältlich ist (DIP, TQFP, MLF usw.), s.u.
* Ab und zu kündigen Hersteller ein neues Modell an (und veröffentlichen das Datenblatt dazu), können aber erst ein Jahr später nennenswerte Stückzahlen liefern. Also den Controller nicht einfach anhand der Übersichten beim Hersteller aussuchen, sondern überprüfen, was die Händler auch wirklich liefern können.
* Lebenszyklus: Kein Modell wird ewig hergestellt. Deswegen sollte man überprüfen, ob der Hersteller vielleicht schon angekündigt hat, dass er ein bestimmtes Modell nicht mehr herstellen will. Die Hersteller schreiben dann z. B. "Mature Product (Not Recommended for New Designs)". Für Neuentwicklungen oder den Einstieg sollte man folgende Modelle nicht verwenden:
** AVR AT90-Reihe,
** AVR ATMega 103(L), 161(L), 163(L), 323(L).
* Für alle abgekündigten AVR-Controller gibt es jedoch pin- und funktionskompatible Nachfolger. Daher kommt es nur in den seltensten Fällen zu Problemen. Probleme können nur entstehen, wenn ein Programm nur in kompilierter Version zur Verfügung steht.
* Dagegen sind Mikrocontroller der [[8051|MCS51-Familie]] von Intel eher für langfristige Investitionen geeignet. Der 8051 wurde 1979 (!) als erstes Mitglied dieser Familie vorgestellt. Heute gibt es bereits hunderte von 8051-Derivaten von dutzenden von Halbleiterherstellern, zum Teil auch mit weiterentwickelten Prozessorkernen. Wird ein Derivat tatsächlich mal abgekündigt, findet man bei dieser Riesenauswahl meist leicht adäquaten Ersatz.

== Preis ==
Einerseits kann es lästig sein, wenn man durch die Verwendung eines kleineren Modells 2 Euro gespart hat und dann mit dessen Unzulänglichkeiten kämpft, andererseits ist ein versehentlich zerstörter Chip für 30 Euro ziemlich ärgerlich. Auch ist es oft ganz praktisch, wenn man einige Controller auf Vorrat hat.

Zum Preis eines einzelnen Mikrocontrollers kommen noch die Kosten für die Entwicklungswerkzeuge, wie [[Compiler]], Programmübertragung und Debugging hinzu (s.u. Programmiersprache und Programmübertragung).

== Dokumentation ==
Die wichtigste Informationsquelle zu einem Mikrocontroller ist das Datenblatt. Diese gibt es heutzutage aber fast ausschließlich in Englisch. Wer damit nicht zurecht kommt, muss vorher schauen, ob es irgendwelche Tutorials oder Bücher in seiner Lieblingssprache gibt.

Je mehr Funktionen ein Mikrocontroller beherrscht, desto umfangreicher wird auch das Datenblatt. Das führt dazu, dass bei manchen Mikrocontrollern das Datenblatt über 1000 Seiten hat. Da ist die Gefahr groß, dass ein Anfänger den Überblick verliert.

== Unterstützung/Community ==
Gerade als Anfänger ist man oft auf die Hilfe anderer angewiesen. Da empfiehlt es sich, der Masse hinterherzulaufen und keine exotischen Typen zu verwenden. Im Bastlerbereich populäre Mikrocontroller-Familien sind die AVRs von Atmel und die PICs von Microchip. Für diese Architekturen gibt es z. B. im Forum dieser Internet-Seite gute und meist auch schnelle Hilfestellung bei Problemen.

== Bauformen ==
Neben den klassischen (bedrahteten) Bauformen setzt sich heutzutage [[SMD]] immer mehr durch. Manche Mikrocontroller sind nur noch in SMD-Bauformen erhältlich. Für SMD benutzt man üblicherweise geätzte Platinen oder Adapter/Sockel (die aber wieder extra kosten). Will man mit Lochrasterplatinen oder [[Breadboard]]s arbeiten, dann braucht man die klassischen Bauformen, z. B. PDIP. Zu beachten ist dabei, dass es PDIP oft nur bis DIP40 (also mit 40 Pins) gibt, d.h. einen Mikrocontroller mit 50 I/O-Pins kann es dann nur als SMD geben.

Viele Mikrocontroller sind in verschiedenen Bauformen verfügbar. Nur in SMD verfügbar sind:
* MSP430 (Die kleinen sind mittlerweile auch als DIP erhältlich)
* AVR ATMega 169

In der klassischen (wenn auch in der Anzahl der verfügbaren IO-Pins limitiert) PDIP Bauform gibt es unter anderem:
* AVR ATMega 88A, 164A, 324A, 644A
* AVR ATTiny: Praktisch alle, z. B. ATTiny 13A, 24A, 25, 26, 2313A
* viele 8051-Derivate, z. B. Atmel 89S8252

== Spannung ==
Während früher die meisten Mikrocontroller und die gesamte Peripherie mit 5V liefen, so gibt es heute auch alle möglichen anderen Varianten. Zu beachten ist:
* Controller und Peripherie müssen zusammenpassen. Man kann nicht einfach (ohne weitere Vorkehrungen) ein 3,3V-RAM an einen 5V-Controller anschließen und umgekehrt.
* Manche Controller besitzen, obwohl sie intern mit einer anderen Spannung arbeiten, 5V-kompatible IO-Pins (Beispiel: [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]]).
* Manche Controller brauchen zwei verschiedene Spannungen. Dies ist aber relativ selten, z. B. bei den [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]].

* Billig-Netzteile liefern im Leerlauf manchmal deutlich mehr Spannung als angegeben, ein [[Standardbauelemente|Spannungsregler]] (z. B. 78xx) ist also Pflicht!
* Bei Batterien und Akkus sinkt die Spannung ab, wenn sie leerer werden. Braucht der Controller z. B. mindestens 2,7V, dann wird man mit zwei 1,5V-Batterien nicht lange Freude haben (außer man benutzt spezielle Schaltregler).

== Stromverbrauch ==
Im Vergleich zu PC-Prozessoren (Pentium, Athlon usw.) brauchen Mikrocontroller relativ wenig Strom. Will man sie allerdings mit Batterien betreiben, dann wird der Stromverbrauch plötzlich doch wichtig. Die meisten Mikrocontroller besitzen hierfür Stromsparmodi, mit denen man den Controller teilweise abschalten kann. Für einen extrem geringen Stromverbrauch sind z. B. die [[MSP430]]-Controller oder [[EFM32]]-Controller optimiert.

Der Stromverbrauch hängt auch stark vom Takt und der Versorgungsspannung ab.

{| border=1 cellspacing=0
! Frequenz !! ATMega8 (2.7V) !! ATMega8 (5.0V) !! PIC16LF84A(2.0V) !! PIC16F84A (5.5V) !! MSP430F2618 (3V) !! Einheit
|-
! 32KHz
|62||80||45||-
|title="Keine Angabe"|k.A.||µA
|-
! 100KHz
|0,3||0,5||-||-||0,084
|rowspan=4|mA
|-
!1MHz, 2MHz*
|1,5||2,3||4||-||0,5
|-
!8MHz, 4MHz*
|5||7/15**
|rowspan=2|-||4,5||4,2
|-
!16MHz, 20MHz*
| -||20||20||9,5 (3,3V)
|}

[*] Abweichende Taktangabe für PIC16*F84A, da hier keine entsprechenden Werte für die Frequenzen des ATmega8 im Datenblatt (PIC16F84A Data Sheet, Microchip 2001, 35007b.pdf) vorliegen.

[**] Angaben sind in der Folge Idle/Active (Quelle: Atmel, ATmega8/L, doc2486.pdf).

== Takt/Geschwindigkeit ==
Einerseits wünscht man sich oft einen möglichst schnellen Controller, insbesondere als Anfänger, wenn man effiziente Lösungen noch nicht so kennt, andererseits schlägt sich ein hoher Takt auch im Stromverbrauch und im Preis nieder. Man sollte sich dabei nicht von den hohen Taktraten der PC-Prozessoren irritieren lassen. Für viele Anwendungen reicht 1-MHz-Takt völlig aus.

Bei einem Geschwindigkeitsvergleich sollte man beachten, dass man nicht einfach den Takt vergleichen kann:
* Während manche Controller 12 Takte für einen Befehl brauchen (z. B. die Original-[[8051]]), kommen andere mit einem Takt pro Befehl aus (z. B. [[AVR]]).
* Manche Controller unterstützen gewisse Operationen hardwareseitig, die auf anderen Controllern in Software nachgebildet werden muss. Beispiele sind z. B. Multiplikation und Division. Wer in einer Hochsprache programmiert, merkt davon nicht viel, da es dort die Befehle sowieso zur Verfügung stehen, aber sie brauchen auf einem Controller ohne Hardwareunterstützung eben deutlich länger.
* Die Datenbus- bzw. Registerbreite spielt eine wichtige Rolle, weil man z. B. für eine 16-Bit-Addition auf einer 8-Bit-CPU zwei Befehle und auf einer 16-Bit-CPU nur einen Befehl braucht.

== Speicher ==
Während früher oft nur die [[Register]] im Mikrocontroller waren, und der gesamte restliche Speicher extern angebunden werden musste, so sind heute die Speicher oft komplett im Mikrocontroller integriert. Das bedeutet aber teilweise auch, dass man sie nicht erweitern kann. Wichtig ist dabei u.a. die Größe des Programmspeichers (meist ein [[Flash-ROM]]) und das [[RAM#SRAM|SRAM]]. Fehlt letzteres, dann kann es mit der Compilerunterstützung schwierig werden.

Zu unterscheiden sind hier außerdem Controller in [[Von Neumann-Architektur|Von-Neumann-Architektur]] und [[Harvard-Architektur]]. Bei letzterer liegen Programmspeicher (ROM) und Datenspeicher (RAM) in getrennten Speicherbereichen; dies hat den Nachteil, dass für den Zugriff auf den Programmspeicher spezielle Befehle notwendig sind (was die Verwendung von im ROM abgelegten Daten in C-Compilern ziemlich umständlich macht), und dass man keine Programmteile direkt aus dem Datenspeicher ausführen kann.

== Onboard-Peripherie ==
Mikrocontroller haben meist eine ganze Menge Funktionen integriert, z. B. [[AD-Wandler]], [[I²C]]-Bus, [[SPI]], [[PWM]], [[RS-232]] usw. usf. Der Vorteil liegt darin, dass der Controller damit mehrere Dinge gleichzeitig machen kann. Dadurch steigt zum einen die Gesamtleistung des Controllers, zum anderen sind viele Dinge zeitkritisch, und die Programmierung ist deutlich einfacher, wenn man zehn zeitkritische Dinge gleichzeitig erledigen muss.

== Störfestigkeit ==
Eigentlich ein wichtiges Thema, andererseits findet man dazu nur sehr wenig Informationen. Bekannt ist beispielsweise, dass bei der [[AVR]]-Familie die ATmegas deutlich störfester sind als die alten AT90S.

== Programmiersprachen ==
Den direktesten Zugriff auf die "Innereien" eines Prozessors hat man mit [[Assembler]]. Dies ist jedoch gleichzeitig - zumindest auf den ersten Blick - die "abschreckendste" Sprache, denn sie erfordert einen hohen Lernaufwand. Aufgrund stark unterschiedlicher Befehlssätze verschiedener Controllerfamilien ist das Gelernte nie 1-zu-1 übertragbar und meist nur direkt auf einen einzigen Prozessor oder allenfalls auf eine Familie "verwandter" Produkte anwendbar. Dennoch kann man sich mit einiger Erfahrung recht schnell in einen anderen Befehlssatz einarbeiten. In bestimmten Bereichen oder Teilen eines Projekts wird die Verwendung von Assembler dennoch unabdingbar sein. (Diese Teile mögen projektabhängig zwischen 100% oder auch nur deutlich unter 1% umfassen.)

Die Auswahl der richtigen Programmiersprache hängt auch stark vom geplanten Einsatzzweck ab. Ein Elektrotechnik-Student, der sich für sein späteres Berufsleben vorbereiten möchte, sollte sich mit C und Assembler befassen. Wer dagegen gar nicht vorhat sich allzu tief einzuarbeiten und sowieso schon Basic oder Pascal kann, der sollte zu diesen Sprachen greifen.

Für einige Controllerfamilien (z. B. AVR, ARM, MSP430) gibt es eine Portierung des kostenlosen [[GCC|GNU-C-Compilers]], wodurch C auch im Hobby-Bereich stark vertreten ist und es auch viele Programmierbeispiele dafür gibt.

Für die LPC Prozessorfamilie ist eine kostenlose Entwicklungsumgebung erhältlich. Informationen unter '''[http://www.code-red-tech.com/lpcxpresso.php code-red]''': Die auf Eclipse basierende Entwicklungsumgebung ist nach der Installation bis 8k freigeschaltet und nach einer einfachen und kostenlosen Registrierung für 128kB. Die IDE ist auch für '''[http://support.code-red-tech.com/CodeRedWiki/redlib_v2_notes Linux]''' verfügbar. Hier die '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung]'''

== Debugging ==
Bei der Fehlerbeseitigung trennen sich Profi von Amateur, und es kann richtig teuer werden. Genau hier haben die Hersteller von Mikrocontrollern und/oder Compilern eine Möglichkeit gefunden, den Gelegenheitsprogrammierer abzuweisen und nur den zahlenden Profi vorzulassen.

Die preisgünstigste, aber auch unkomfortabelste Art des Debuggings ist der Einbau von Testcode in das Programm. Dieser Testcode informiert den Programmierer über erreichte Programmpunkte und dabei aufgetretene Datenwerte. Die Ausgabe erfolgt per optisch/akustischer Anzeige oder serieller Schnittstelle. Der Nachteil dieser Methode liegt in ihrem Zeitaufwand. Für jedes Problem muss ein kurzes Stück Testcode erdacht und in das Programm eingefügt werden. Danach wird das Programm kompiliert/assembliert und in den Flashspeicher des Mikrocontrollers gebrannt. Zuguterletzt muss das Programm von Beginn an durchlaufen und mit etwas Glück liefert der Testcode Informationen über das Problem.

Deutlich effektiver ist die Fehlersuche mittels einer in die PC-Entwicklungsumgebung integrierten Debugger-Software. Üblicherweise besteht diese Software aus mehreren Fenstern zur Anzeige folgender Informationen:

* Programm- und Datenspeicher des Mikrocontrollers.
* Arbeits- und Konfigurationsregister des Mikrocontrollers.
* Programmquellcode in Hochsprache (z. B. C) und/oder Assembler.
* Werte von Programm-Variablen.

Ausgehend vom Quellcode/Assembler-Fenster kann man den Programmcode auf das Zielsystem laden, den Programmlauf starten und an beliebigen Stellen stoppen, das Programm zeilenweise oder wiederholend abarbeiten, Variablen/Speicher/Register anzeigen und auch verändern. Diese Vorgänge werden bei modernen Debuggern mit wenigen Funktionstasten und Kontextmenü gesteuert. Angemerkt sei, Debugging einer Hochsprache wie C funktioniert nur richtig, wenn die Codeoptimierung des Compilers deaktiviert ist. Diese Bedingung bringt es mit sich, dass für die Entwicklungsphase bis zu 30% mehr Programmspeicher benötigt werden.

Der Programmlauf kann in einem Software-Simulator oder direkt auf dem Mikrocontroller erfolgen. Leider können Simulatoren weder die Signale der Controllerumgebung, noch Interrupts realistisch nachahmen. Hier hilft nur In-System-Debugging direkt auf dem Zielsystem.

Für das In-System-Debugging wird der Ziel-Mikrocontroller mit seiner In-Circuit-Debugging-Hardware benutzt. Diese integrierte Hardware kommuniziert über teils genormte Schnittstellen mit der Debuggersoftware auf dem PC. Als Verbindungsglied dient ein Kabel mit mehr oder weniger komplexer Elektronik. Diese Elektronik, das fehlende Wissen um ihre Funktion und die teils eingebaute Donglefunktion verhindern preisgünstigen Nachbau und machen ihren Hersteller sicher vor unautorisierter Benutzung der Entwicklungsumgebung.

Bei der Vielzahl von Controller- und Compiler-Herstellen ist es kaum möglich, einen Überblick über die Debugger-Hardware/Software zu geben. Hier nur einige Beispiele:

=== [http://www.atmel.com/ Atmel] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2737 AVR JTAG ICE] Clone (wenige ATmega Typen)
| ~ 35€
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3891 AVR Dragon]
| ~ 55€
|-
| [http://www.keeelectronics.com/mkii.htm AVR JTAG ICE MKII - CN]
| ~ 85$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3353 AVR JTAG ICE MKII] / [http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=931 Clone]
| ~ 280€/99$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4279 AVR ONE!]
| ~ 550€
|}

[http://atmel.com/products/avr32/default.asp AVR32 Controller (32-Bit)] können mit Atmels freiem [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4116 AVR32 Studio], basierend auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE], programmiert und debugt werden. Die IDE bedient sich dabei der [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4118 AVR32 GNU Toolchain].

Der Debugger für [http://atmel.com/products/avr/default.asp AVR 8-Bit] RISC Controller ist in Atmels freie [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725 AVR Studio] IDE integriert. In Verbindung mit dem GNU C++ Compiler für AVR ([http://winavr.sourceforge.net/ WinAVR]) und der integrierten Bibliothek [http://www.nongnu.org/avr-libc/ AVR Libc] ist Hochsprach-Entwicklung und -Debugging möglich.

Der [[JTAG|AVR JTAG]] ICE Clone kann nur nachfolgende ältere ATmega Controller debuggen: ATmega16, ATmega16L, ATmega162, ATmega162L, ATmega162V, ATmega165, ATmega165V, ATmega169, ATmega169L, ATmega169V, ATmega32, ATmega32L, ATmega323, ATmega323L, ATmega64, ATmega64L, ATmega128, ATmega128L, AT90CAN128. Trotzdem ist er ein sehr wertvolles, weil günstiges Werkzeug, wenn man die Typbeschränkung akzeptieren kann.

Atmel [[AVR]] Dragon kann ATtiny, ATmega, XMega, AT32UC3x und AP7xxx programmieren und debuggen. Die drei letzt genanneten MCUs werden seit AVR Studio Version ''4.18 SP1'' unterstützt.

[http://www.mikrocontroller.net/topic/107070 AVR JTAG ICE MKII – CN] ist ein Produkt aus China mit der versprochenen Funktionalität eines originalen AVR JTAG ICE MKII von Atmel. Es besitzt eigenständige Elektronik und auch die aktualisierbare Firmware ist vom Original verschieden. Oftmals ist dieses Produkt beim nicht unbekannten Online-Auktionshaus zu finden.

=== [http://www.microchip.com/ Microchip] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023805 MPLAB PICkit2 / PICkit2 Debug Express]
| ~ 30€/55€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538340 MPLAB PICkit3 Debug Express]
| ~ 65€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010046&part=DV164005 MPLAB ICD 2] / [http://www.keeelectronics.com/icd25debugger.html Clone ICD2.5] / [http://www.sivava.com/MPLAB_ICD2.html Clone ICD2]
| ~ 90€/40€/40€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en537580 MPLAB ICD 3]
| ~ 190€
|}

Alle Typen von Microchip Debugger Hardware werden von Microchips freier [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469&part=SW007002 MPLAB IDE] unterstützt. Diese IDE kann mit C-Compilern verschiedener Hersteller zusammenarbeiten. Das Setup installiert keine Microchip C-Compiler sondern bietet als Option die C-Compiler von CCS und HI-TECH. Der CCS Compiler für PIC18F45k20 ist auf 2kWord Programmcode begrenzt. Die HI-TECH Compiler für PIC10/12/16, PIC18 und PIC32 haben, wenn sie als Freeware im ‚Lite mode’ arbeiten, eingeschränkte Codeoptimierung. Microchips C-Compiler für [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010014 PIC18], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535364 PIC24], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535363 dsPIC DSCs] und/oder [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2615&dDocName=en532454 PIC32] können zusätzlich installiert werden. In der zum freien Download bereitstehenden ‚Student Edition’ stellen sie nach 60 Tagen einen Teil der Codeoptimierung ein. Das MPLAB Setup bietet optional die Installation der, im nächsten Absatz behandelten, HI-TECH IDE ‚HI-TIDE 3’ an.

Die Debugger Hardware ICD 2 von Microchip wird auch von der freien, auf [http://www.eclipse.org/ Eclipse] basierenden, HI-TECH IDE [http://www.htsoft.com/downloads/demos.php#hitide ‚HI-TIDE 3’] unterstützt. Diese moderne IDE kann zusammen mit Microchips MPLAB oder separat installiert werden. Zusätzlich zu installieren sind HI-TECHs C-Compiler für die Microchip Reihen [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/piccpro-modes.php PIC10/12/16], [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/picc18pro-modes.php PIC18] und/oder [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/pic32-modes.php PIC32]. Ihre im ‚Lite mode’ bestehende Einschränkung wurde bereits erwähnt.

Die beiden für PICs vorhandenen IDEs von Microchip und HI-TECH bilden zusammen mit den freien C-Compilern und den preisgünstigen ICD 2 Clones eine kostengünstige Möglichkeit, PIC-Code zu erstellen und zu debuggen. Die eingeschränkte Codeoptimierung ist für Amateure verschmerzbar. Einige kleine PICs haben leider keine In-Circuit-Debugging-Hardware eingebaut. Diese PICs sind nur mit Hilfe eines kostspieligen [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538769 Header Boards] debugbar.

=== [http://focus.ti.com/mcu/docs/mcuprodoverview.tsp?sectionId=95&tabId=140&familyId=342 TI MSP430] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p58_MSP430-JTAG-Parallelportkabel--MSP430-JTAG-.html MSP430 JTAG (parallel)]
| ~ 15€
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p63_MSP430-USB-JTAG-Adapter--MSP430-JTAG-TINY-.html MSP430-JTAG-TINY (USB)]
| ~ 65€
|-
| TI-FET [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-fet430uif.html MSP430 USB Debugging Interface]
| ~ 115€
|-
| TI [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-f2013.html MSP430 USB Stick Development Tool]
| ~ 30€
|}

[http://focus.ti.com/lit/ug/slau265/slau265.pdf Programmierung] und Debugging der MSP430 erfolgt über JTAG-Schnittstelle und in neusten Varianten (MSP430F20xx, F21x2, F22xx) über ‚Spy-Bi-Wire’ (2-wire JTAG). Die ursprüngliche JTAG-Schnittstelle benötigt 4 Signalleitungen plus Reset. Bei ‚Spy-Bi-Wire’ sind die Signalleitungen auf 2 reduziert.

Jeder anwenderprogrammierbare MSP430 enthält einen [[Bootloader]]. Bei den Typenreihen MSP430F1xx, F2xx und F4xx befindet er sich im ROM. Bei den MSP430F6xx im Flash-Speicher.

TI bezeichnet die Programmier- und Debugging-Hardware als Flash Emulation Tool (FET). Es existieren die Varianten ‚Parallel Port’ und USB. Die preisgünstigen parallelen Systeme beherrschen nur JTAG. Bei den USB-Systemen ist zusätzlich ‚Spy-Bi-Wire’ implementiert, und man kann damit die Codeschutzsicherung des Mikrocontrollers auslösen.

Die [http://www.olimex.com/dev/index.html Olimex] Produkte entsprechen in ihrer Funktion weitestgehend den TI-Vorbildern und können mit jeder Software verwendet werden, die TI-Werkzeuge unterstützt. Kleine Abweichungen bestehen bei der [http://www.olimex.com/dev/images/MSP430/SPY-BI-WIRE-CONNECTION.jpg Olimex Implementierung] der ‚Spy-Bi-Wire’ Verbindung des MSP430-JTAG-TINY.

Das ‚MSP430 USB Stick Development Tool’ ist eine eigenständige Debugging-Hardware mit aufgestecktem eZ430-F2013 Zielsystem. Der Stick beherrscht aber nur ‚Spy-Bi-Wire’, wodurch die Anzahl der unterstützten Controller begrenzt ist.

Als Entwicklungsumgebung stellt TI den auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE] aufbauenden ‚Code Compose Essentials’ bereit. In der freien Version [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-cce430.html ‚CCE Core Edition’] ist dieses Paket auf 16kB Code begrenzt.

Mit der freien IDE Eclipse, dem GNU C-Compiler für MSP430, einigen Zutaten und dem Olimex Parallelport-Adapter kann man die wohl preiswerteste, unbeschränkte Entwicklungsumgebung für Mikrocontroller zusammenstellen. Es ist keine perfekte Kombination, und die Installation macht einige Mühe; im Ergebnis hat man aber eine Arbeitsplattform, einschließlich Debugger, ohne unverständliche Skripte oder kryptischen Make-Files. Über diese beiden Links

* [[Eclipse und MSPGCC unter Windows]] (03/2009)
* [http://matthias-hartmann.blogspot.com/ Use Eclipse and mspgcc - the easy way] (Windows 02/2009)

findet man zwei verschiedenartige Lösungen der Installation unter Windows. Obwohl beide Varianten auf teils verschiedene Werkzeuge zurückgreifen, sind sie kombinierbar und ergeben damit Spielraum für persönliche Vorlieben.

=== [http://www.zilog.com/ Zilog] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZUSBSC00100ZACG USB Smart Kabel]
| ~ 30$
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZENETSC0100ZACG Ethernet Smart Kabel]
| ~ 70$
|}

Die [[Zilog]] Entwicklungssysteme [http://www.zilog.com/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=137 ZDS II] (C/ASM) für [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=5&parent_id=2 Z8 Encore!®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=6&parent_id=2 Z8 Encore! XP®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=7&parent_id=2 Z8 Encore! MC™] sowie [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=8&parent_id=2 ZNEO™ Z16F] Controller haben keine Beschränkungen sind aber ganz zu Unrecht in Europa kaum bekannt oder erhältlich.

== Programmübertragung ==
Im Idealfall stellt sich die Frage, wie das Programm in den Mikrocontroller kommt, für den Programm-Entwickler nicht. Die Debugging-Hardware erledigt diese Aufgabe ganz unauffällig mit. Da die Umstände aber nicht immer ideal sind, muss der Entwickler manchmal auf andere Methoden zurückgreifen.

Früher wurden überwiegend teure und umständlich zu handhabende Programmiergeräte verwendet, mit deren Hilfe der Programmspeicher außerhalb des Zielsystems gefüllt wurde. Heute sind die meisten Mikrocontroller über verschiedene ISP-Schnittstellen oder über das [[UART]] ‚In-System’-programmierbar.

Die ISP-Schnittstelle ist entweder als universelle Debugging- und Programmier-Schnittstelle, z. B. [[JTAG]], oder als dedizierte Programmier-Schnittstelle realisiert. Für den zweiten Fall benötigt man einen speziellen Programmier-Adapter den man, meistens in verschiedenen Ausführungen, kaufen oder selber bauen kann. Dazugehörig ist ein passendes Programmier-Programm für den PC. Spezialisierte Programmier-Adapter und –Programme werden auch gern in der laufenden Produktion eingesetzt.

Mikrocontroller mit integriertem [[Bootloader]] können mit der entsprechenden PC-Software direkt über den seriellen Port programmiert werden.

[[Category:Mikrocontroller| ]]

ARM Cortex Mikrocontroller

2013-06-23T04:21:35Z

93.223.54.143: /* Günstige Beispiele zum Starten */

Die Firma ARM stellt selbst keine Prozessoren/Controller her, sondern entwickelt nur sogenannte "IP-Cores", die von Herstellern wie Atmel, Infineon, NXP, TI und vielen anderen lizenziert werden. Diese Hersteller ergänzen den Core um Speicher und Peripherie. Der Vorteil dieses Modells ist, dass dadurch sehr viele Prozessoren mit unterschiedlichster Ausstattung verfügbar sind, die alle mit dem selben Befehlssatz (und damit dem selben Compiler) programmierbar sind.

'''In diesem Artikel geht es NUR um die ARM Cortex-M Microcontroller, nicht jedoch um ARM [https://www.mikrocontroller.net/articles/Cortex-A Cortex-A] Prozessoren.'''

=== Befehlssatz ===
Allen ARM-Cores gemeinsam ist die 32 Bit RISC-Architektur. Manche ARM-Cores besitzen neben dem 32 Bit ARM-Befehlssatz noch einen zusätzlichen, kleineren 16 Bit-Befehlssatz ('''Thumb'''-Modus, erkennbar am '''T''' in der Bezeichnung, z. B. ARM7'''T'''DMI). Der Vorteil des Thumb-Befehlssatzes ist der geringere Platzbedarf des Codes; der Nachteil ist die etwas niedrigere Geschwindigkeit. Die ARMv7M-Architektur (man beachtet das '''v'''), also z. B. Controller mit Cortex-M3-Kern, unterstützen ausschließlich den Thumb2-Befehlssatz.

== ARM Cortex M ==

Seit wenigen Jahren sind ARM-basierte Mikrocontroller erhältlich, die Aufgrund der vergleichbar einfachen Beschaltung und mit einer '''deutlich''' größeren Power eine echte Alternative zu 8-Bit-Controllern darstellen.

Es gibt folgende Varianten dieses Mikrocontroller "Kerns",
aufgeführt vom Energieeffizientesten zum Leistungsfähigsten:

=== ARM Cortex M0 ===
Als günstigere Variante gibt es die Cortex-M0 Cores mit deutlich kleinerem Befehlssatz, wie z.B. den '''[[LPC1xxx]]'''. Diese
werden beispielsweise in folgenden Controllern eingesetzt:

* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1588.jsp?WT.ac=fp_may12_stm32f0 STM32F0] von [http://www.st.com STMicro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://ics.nxp.com/products/lpc1000/lpc11xx/ LPC11xx] von [http://www.nxp.com NXP], [https://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx'''interne Seite über LPC1xxx''']
* [http://www.infineon.com/XMC1000 XMC1000] von [http://www.infineon.com Infineon], [http://www.mikrocontroller.net/articles/XMCxxxx '''interne Seite über XMCxxxx''']
* [http://www.nuvoton.com/NuvotonMOSS/Community/ProductInfo.aspx?tp_GUID=5dbf7d7a-b6df-4fe1-91c9-063449500ce7 NuMicro-Controller] von nuvoton (ex Winbond), laut Datenblatt mit 2.5-5.5V Betriebssspannung!!!
Für die M0-Familie ist für den LPC1xxx bereits eine '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Codebase_f%C3%BCr_LPC1xxx#Allgemeine_Informationen_zum_Aufbau_der_Code_Base Code-Base]''' und ein preisgünstiges '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso&action=edit Entwicklungskit]''' vorhanden.

=== ARM Cortex M0+ ===
Inzwischen gibt es auch eine optimierte Version des Cortex-M0 - die Cortex-M0+ Cores. Diese können (optional) einige Features der Cortex-M3 Serie beeinhalten, wie z.B eine MPU:

* [http://www.energymicro.com/products/efm32-zero-gecko-microcontroller-family EFM32 Zero Gecko] von [http://www.energymicro.com Energy Micro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''interne Seite über EFM32''']
* [http://www.nxp.com/products/microcontrollers/cortex_m0plus/lpc800/ LPC8xx] von [http://www.nxp.com NXP]
* [http://www.freescale.com/webapp/sps/site/taxonomy.jsp?code=KINETIS_L_SERIES Kinetis L-Serie] und [http://www.freescale.com/webapp/sps/site/taxonomy.jsp?code=KINETIS_M_SERIES Kinetis M-Serie] von [http://www.freescale.com/ Freescale]
* [http://www.fujitsu-fm-family.com/products/fm0.html angekündigte FM0+ Familie] von [http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics Fujitsu]

=== ARM Cortex M3 ===
Eine sehr aktuelle Variante des ARM ist die Cortex-M3 Familie die '''[[LPC1xxx]]''', als eine echte Konkurrenz zu 8- und 16-Bit Mikrocontrollern wie dem [[AVR]] und [[MSP430]] gedacht ist. Der Cortex-M3 enthält einige Verbesserungen gegenüber dem ARM7TDMI-Kern und ist bereits dabei diesen zu ersetzen.
Controllerfamilien dieser Klasse sind:

* [http://www.energymicro.com/products/efm32-tiny-gecko-microcontroller-family EFM32 Tiny Gecko],[http://www.energymicro.com/products/efm32-gecko-microcontroller-family EFM32 Gecko] sowie [http://www.energymicro.com/products/efm32-leopard-gecko-microcontroller-family EFM32 Leopard Gecko] von [http://www.energymicro.com Energy Micro] , [https://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''interne Seite über EFM32''']
* [http://www.nxp.com LPC13xx/LPC17xx/LPC18xx] von NXP oder die inzwischen schon sehr ausführliche, [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx '''interne Seite zur Cortex-M3 Familie''' von LPC]
* [http://focus.ti.com/general/docs/gencontent.tsp?contentId=54556&DCMP=Luminary&HQS=Other+OT+stellaris Stellaris-Serie] von [http://www.ti.com Texas Instruments] (vormals Luminary Micro)
* [http://www.atmel.com/products/at91/sam3landing.asp?family_id=605 AT91SAM3] von Atmel
* [http://www.st.com/internet/mcu/family/141.jsp STM32] Baureihen [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1169.jsp F1]/[http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1520.jsp F2]/[http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1376.jsp L1]/[http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1377.jsp W] von STMicroelectronics , [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://www.toshiba-components.com/microcontroller/TMPM330.html TMPM330] von Toshiba
* [http://www.fujitsu-fm-family.com/ FM3-Serie] von [http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics/ Fujitsu]
* [http://www.infineon.com/XMC4000 XMC4000] von Infineon
* [https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/ARM-32bit-microcontroller.aspx SiM3U1xx] von Silabs
* [http://www.holtek.com.tw/english/products/32bit_flashmcu.htm HT32] von Holtek Semiconductor

Für den LPC1xxx ist bereits eine '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Codebase_f%C3%BCr_LPC1xxx#Allgemeine_Informationen_zum_Aufbau_der_Code_Base Code-Base]''' und ein preisgünstiges '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso&action=edit Entwicklungskit]''' vorhanden.

=== ARM Cortex M4 ===
Als hoch performante Variante gibt es dann noch die Cortex-M4 Cores welche teilweise mit einer FPU ausgestattet sind.

Diese werden beispielsweise in folgenden Controllern eingesetzt:

* [http://www.energymicro.com/products/efm32-wonder-gecko-microcontroller-family EFM32-Wonder Gecko] von Energy Micro, [https://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''interne Seite über EFM32''']
* [http://www.nxp.com LPC43xx] von NXP (Dual Core)
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1605.jsp STM32F3] von [http://www.st.com STMicro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1521.jsp?WT.ac=p2_bn_jun12_stm32f4series STM32F4] von [http://www.st.com STMicro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/arm_stellaris/m4f_series/products.page LM4F] von [http://www.ti.com Texas Instruments]
* [http://www.infineon.com/XMC4000 XMC4000] von [http://www.infineon.com Infineon], [http://www.mikrocontroller.net/articles/XMCxxxx '''interne Seite über XMCxxxx'''], [https://www.mikrocontroller.net/articles/XMC4500 Artikel zum XMC4500]
* [http://www.fujitsu-fm-family.com/products/fm4.html angekuendigte FM4 Familie] von [http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics Fujitsu]
* [http://www.atmel.com/products/at91/sam4landing.asp?family_id=605 AT91SAM4] von Atmel

== ARM7 ==
Eine schon etwas ältere Controller-Familie ist der '''ARM7'''TDMI. Core. Controllerfamilien dieser Klasse sind:
* NXP (ehemals Philips) [[LPC2000]]
* Atmel [[AT91SAM]]7
* Analog Devices [[ADuC7xxx]]
* [http://focus.ti.com/mcu/docs/mcuprodoverview.tsp?sectionId=95&tabId=203&familyId=454 Texas Instruments TMS470]
* SAMSUNG S3C24x0 [http://www.samsung.com/global/business/semiconductor/productInfo.do?fmly_id=229&partnum=S3C2410]
* STR7xx von ST Microelectronics [http://www.st.com/mcu/inchtml-pages-str7.html]
* und viele weitere

Mehr Informationen zur ARM-Architektur finden sich in der [http://de.wikipedia.org/wiki/ARM-Architektur Wikipedia], weiterführende Links in der [[Linksammlung#ARM|Linksammlung]].

== Compiler ==

=== Basic ===
Von Mikroe gibt es Basic
http://www.mikroe.com/mikrobasic/arm/

=== Pascal ===
Von Mikroe gibt es Pascal
http://www.mikroe.com/mikropascal/arm/

=== GCC ===

Einer der beliebtesten Compiler für ARM-Prozessoren ist der GCC. Er kann sowohl ARM- als auch Thumb-Code erzeugen. Eine unvollständige Liste einiger Distributionen folgt:

==== Fertige GCC Binaries für Windows: ====
- [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/#winarm WinARM] (wird derzeit nicht gepflegt)

- [http://gnuarm.com/ GNUARM] (Linux, Windows, wird derzeit nicht gepflegt),

- [http://www.yagarto.de/ Yagarto] (Windows, mit Eclipse-Integration),

- [http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm CodeSourcery CodeBench Lite]

- [https://launchpad.net/gcc-arm-embedded GNU Tools for ARM Embedded Processors] (bereitgestellt von ARM selbst auf launchpad.net).

==== Fertige GCC Binaries für Linux (und MacOS X): ====
- [[ARM GCC toolchain for Linux and Mac OS X]]

- [http://gnuarm.com/ GNUARM] (Linux, Windows, wird derzeit nicht gepflegt)

- [http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm CodeSourcery CodeBench Lite] (alter Name: Codesourcery G++ lite, für Linux, Windows)

- [https://launchpad.net/gcc-arm-embedded GNU Tools for ARM Embedded Processors] (bereitgestellt von ARM selbst auf launchpad.net).

Bei der Auswahl der Toolchain sollte beachtet werden, dass es größere Unterschiede bei den bereitgestellten C-Bibliotheken gibt. Die Sourcery Codebench Lite-Edition stellt z.B. keine Bibliotheken mit FPU-Unterstützung bereit, so dass trotz vorhandener FPU beim Cortex-M4 nur suboptimaler Code erzegt werden kann. Siehe [http://wiki.debian.org/ArmHardFloatPort/VfpComparison] für ein kleines Beispiel und eine Erklärung.

Die im Netz häufig anzutreffende summon-arm Toolchain hat einen der seltenen Compiler-Bugs [http://www.mail-archive.com/gcc-bugs@gcc.gnu.org/msg353473.html] und sollte daher nicht verwendet werden, wenn man floatingpoint-Typen einsetzen möchte. Egal ob mit oder ohne FPU.

Beim Einsatz des gcc in Verbindung mit in C geschriebenem startup-Code bei den Optimierungslevels "-O2" und "-O3" muss zusätzlich "-fno-gcse" gesetzt werden, da ansonsten die von der CPU benötigte NVIC-Tabelle(n) und zugehörige Funktionen u.U. nicht so aussehen wie sie sollten.

=== IDEs ===

Kostenlose Entwicklungsumgebungen:
* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox IDE (Eclipse basierend]
* Für das MBED Board (mbed NXP LPC1768) ist ein kostenloser Onlinecompiler verfügbar (ARM Realview), der sich durch die Bereitstellung von sehr leistungsfähigen Funktionen (API's) auszeichnet. Den praktischen Nutzen für eine professionelle Anwendung mag man zu Recht in Frage stellen. Um mal schnell was zu programmieren ist das Ding unschlagbar, es ist faktisch keine Installation oder Einarbeitung in eine IDE nötig.
* emIDE [http://emide.org]
* Für die LPC Prozessorfamilie ist eine kostenlose C/C++ Entwicklungsumgebung von '''[http://www.code-red-tech.com/lpcxpresso.php code-red]''' erhältlich. Die auf Eclipse basierende Entwicklungsumgebung ist nach der Installation bis 8k freigeschaltet und nach einer einfachen und kostenlosen Registrierung für 128kB. Die IDE ist auch für '''[http://support.code-red-tech.com/CodeRedWiki/redlib_v2_notes Linux]''' verfügbar. Hier die '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung]'''

Kommerzielle Entwicklungsumgebungen (zum Teil kostenlos mit Einschränkungen) für ARM-basierte Mikrocontroller sind z. B. :
*[http://www.code-red-tech.com/red-suite-4-nxp.php Code-Red (Eclipse basierend für mehr als 128k)]
*[http://rowley.co.uk/arm/ Crossworks ARM] (GCC-basiert, Windows, Mac OS und Linux)
* [http://www.cosmicsoftware.com/download_cortex_64k.php Cosmic Software] 64k free (Windows)
* [http://www.iar.com/ewarm/ IAR Embedded Workbench for ARM] (Windows)
* [http://www.keil.com/arm/ MDK-ARM von Keil/ARM] (Windows).

== JTAG/SWD ==

Alle ARM-basierten Prozessoren verwenden ein einheitliches [[JTAG]]-Interface, über das Debugging und Speicherzugriff erfolgen kann. Nicht standardisiert sind allerdings die Verfahren zum Beschreiben des Flash-ROMs, deshalb muss man beachten ob die verwendete JTAG-Software Programmierroutinen für den jeweiligen Controller besitzt.

Es gibt Mikrocontroller (z.B. [[EFM32]] von [https://www.energymicro.com Energy Micro]) welche NUR über SWD (Serial Wire Debugg) programmiert werden können.

=== Günstige Beispiele zum Starten ===
Ein einfacher JTAG-Adapter für den Parallelport ist der "Wiggler"-kompatible, den man selbst bauen kann oder z. B. im [http://shop.embedded-projects.net/index.php?module=artikel&action=artikel&id=48 Embedded Projects Shop] für € 10,00 bestellen kann. Als Software lässt sich unter Windows und Linux [http://openocd.berlios.de/ OpenOCD] (zusammen mit [[GDB]]) oder [http://rowley.co.uk Crossworks ARM] verwenden.

Für USB gibt es [http://shop.embedded-projects.net/index.php?module=artikel&action=artikel&id=436 hier] einen ebenfalls OpenOCD-kompatiblen JTAG-Adapter zum Preis von ca 45€.

Von NXP sind preiswerte Entwicklungskits (ca. 25€ für Evaluation-Board incl. USB-JTAG-/-SWD-Programer und Debugger) erhältlich z.B. '''[http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Watterott]'''. Siehe dazu auch die Dokumentation von NXP zu den '''[http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits]''' (PDF), oder diese '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso Beschreibung]'''.

Von ST gibt es günstige Entwicklungskits (ca. 20€), mit integriertem ST-Link (Debugger). Zum Beispiel das [http://www.st.com/stm32f4-discovery STM32F4 Discovery Board].

Von Energymicro gibt es [http://www.energymicro.com/tools/efm32-starter-kits Starter Kits] mit integriertem J-Link (Debugger) ab ca. 50 € z.B. das [http://www.energymicro.com/tools/efm32-tiny-gecko-starter-kit EFM32 Tiny Gecko Starter Kit] bei [http://de.mouser.com/ProductDetail/Energy-Micro/EFM32-TG-STK3300/?Energy-Micro/EFM32-TG-STK3300/&qs=sGAEpiMZZMvFPGEOwQcrYyZeaSbmjQvRx7NKUweLQtQ= Mouser]

Der [http://www.segger.com/cms/jlink.html J-Link]-"Emulator" von Segger wird von vielen Softwarepaketen unterstützt und ist für den "nicht-kommerziellen" Einsatz von Studenten, Funkamateuren und Hobby-Bastler für ca. €50.- erhältlich (J-Link-Edu). Sein Umfang ist dabei auf das Flashen des Speichers und das Debuggen beschränkt. Die Trace-Option wie sie bei der PRO-Variante zur Verfügung steht, ist nicht vorhanden. Für den Preis (05/2013) bekommt man jedoch ein ausgewachsenes Werkzeug mit breiter Unterstützung und der Möglichkeit sowohl SWD als auch JTAG in einem Gerät vereint zu haben.

Der ULINK2 von Keil/ARM ist ebenfalls ein wirklich gutes Gerät. Leider ist er nicht ganz so günstig und seine Zusammenarbeit beschränkt sich auf die Arm/Keil IDE µVision. Er benötigt jedoch keine speziellen USB-Treiber sondern nutzt geschickt die Funktionalität der HID-Treiber des Betriebssystems. Das macht ihn sofort auf jedem Windows-Betriebssystem einsatzbereit.

Als Alternative zum Beschreiben des Flash über JTAG ist oft ein serieller [[Bootloader]] im Controller enthalten. Bei ST werden sie über einen speziellen Pin der MPU aktiviert und sind dank Kompression und das intelligente entfernen redundanter Information, bei der Übertragung genauso schnell wie JTAG/SWD Adapter.

== CMSIS - ARM Cortex Software Libaries ==

CMSIS - Cortex Microcontroller Software Interface Standard

Der ARM Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS) ist ein herstellerunabhängiger Hardware Abstraction Layer für die Cortex-M-Prozessor -Serie. Die CMSIS ermöglicht konsistente und einfache Software-Schnittstellen für den Prozessor und die Peripherie, und vereinfacht damit die Software-Wiederverwendung.

Die CMSIS besteht aus folgenden Komponenten:

* CMSIS-CORE: Bietet eine Schnittstelle zum Cortex-M0, Cortex-M3, Cortex-M4, SC000 und SC300-Prozessoren und Peripherie-Register
* CMSIS-DSP: DSP-Bibliothek mit über 60 Funktionen in Festkomma-(fractional q7, q15, q31) und single precision floating-point (32-bit)-Implementierung
* CMSIS-RTOS API: Standardisierte Programmierschnittstelle für Echtzeit-Betriebssysteme für Thread-Steuerung, Ressourcen-und Zeitmanagement
* CMSIS-SVD: System View Beschreibung - XML-Dateien, die die Programmiereransicht des kompletten Mikrocontroller-Systems einschließlich Peripheriegeräte enthalten

Der Standard ist für Cortex-M-Mikrocontroller skalierbar: Von der kleinsten 4 KB MCU bis zu MCUs mit anspruchsvoller Kommunikations-Peripherie wie Ethernet oder USB. Der Speicherbedarf für die Core Peripheral Funktionen bedarf weniger als 1 KB-Code und weniger als 10 Bytes RAM.

Beispiele:

* Software Beispiele von [http://www.energymicro.com/downloads/application-notes Energy Micro] basierend auf CMSIS

Mehr Informationen unter:

* [http://www.arm.com/products/processors/cortex-m/cortex-microcontroller-software-interface-standard.php ARM CMSIS Webseite]

== Freie Software ==

=== ARM/XSCALE/CORTEX Instruction Set Simulator ===

Die Firma Lauterbach bietet unter der Artikelnummer LA-8809 einen Instruction Set Simulator für ARM Cores an. Die Demoversion ist zur Evaluierung kostenlos. Einschränkungen bestehen in der Anzahl der zu ladenen Debugsymbole. Der Simulator unterstützt alle gängigen ARM Derivate und lädt alle üblichen Debugformate, wie die des RealView, IAR und TI Compilers, oder der freien GCC Tools.

Zum Simulator gibt es entsprechende zugehörige Debugtools, die allerdings käuflich zu erwerben sind.

Weblinks:
[[http://www.lauterbach.com/frames.html?dwnload.html Download area mit ARM/XSCALE/CORTEX Simulator]]

== Siehe auch ==
* [[Linksammlung#ARM|Linksammlung (Abschnitt ARM)]]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx Beschreibung der LPC1xxx-Familie]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso LPCXpresso-Entwicklungskit]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung zur IDE von Code-Red]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Codebase_f%C3%BCr_LPC1xxx LPC1xxx Codebase]
* [[ARM-elf-GCC-Tutorial]]
* [[AVR32]]
* [[Blackfin]]
* [[AT91SAM9260]]
* [[STM32]]
* [[JTAG]]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 EFM32]

== Weblinks ==
* [http://embdev.net/forum/arm-gcc ARM-GCC Forum] im englischsprachigen "Ableger" von microcontroller.net embdev.net u.a. für WinARM, Yagarto, CS Codebench
* [http://infocenter.arm.com/help/index.jsp Infocenter von ARM Ltd.]
* [http://www.open-research.org.uk/ARMuC/ ARMuC ARM microcontroller Wiki]
* [http://chaosradio.ccc.de/cre151.html Chaosradio Express - Die ARM-Architektur]

== Literatur ==
*ARM Systems Developer's Guide (2004) ISBN 1558608745 [http://books.google.de/books?id=HKKUkDQE17QC&output=html Im Buch blättern] [http://www.mkp.com/companions/defaultindividual.asp?isbn=9781558608740 Programmbeispiele aus dem Buch, u.a. FFT, FIR/IIR-Filter, Division, Wurzel]
*ARM Assembly Language - an Introduction (2007) ISBN 1847536964 [http://books.google.de/books?id=8KJX5R8mMvsC&output=html Im Buch blättern] [http://www.lulu.com/content/1172076 Verlagsseite "Book on demand"]
*ARM Rechnerarchitekturen für System-on-Chip-Design (2002) ISBN 3826608542
*Co-Verification of Hardware and Software for Arm Soc Design (2004) ISBN 0750677309
*ARM System-on-Chip Architecture (2000) ISBN 0201675196 [http://books.google.de/books?id=J_Fu_YTVD9gC&printsec=frontcover&output=html&source=gbs_summary_r&cad=0 Im Buch blättern]
*ARM Architecture Reference Manual ISBN 0201737191 [http://books.google.de/books?id=O5G-6WX1xWsC&printsec=frontcover&output=html&source=gbs_summary_r&cad=0 Im Buch blättern]
*Messen, Steuern und Regeln mit ARM-Mikrocontrollern ISBN 3772340172 [http://books.google.de/books?id=TKs4kN-zNYQC&output=html im Buch blättern]
*Programming Arm Microcontrollers: Using C and the Lpc2100 Family (2005? /ab 1. Dezember 2008) ISBN 0321263359
*Arm Assembly: Fundamentals and Techniques (ab 1. März 2009) ISBN 1439806101
*Reliable Embedded Systems: Using 8051 and ARM Microcontrollers (2007) ISBN 0321252918 600 Seiten mit CD [http://vig.pearsoned.co.uk/catalog/academic/product/0,1144,0321252918-TOC,00.html Inhaltsverzeichnis]
* C und C++ für Embedded Systems (u.a. ARM Cortex-M3) mitp-Verlag 2008 ISBN 382665949X
* The Definitive Guide to the Arm Cortex-M0 (Joseph Yiu) Newnes Verlag ISBN 0123854776
* The Definitive Guide to the Arm Cortex-M3 (Joseph Yiu) Newnes Verlag ISBN 185617963X

== Artikel aus der Kategorie ARM ==
<ncl style=compact maxdepth=2 headings=bullet headstart=2
showcats=1 showarts=1>ARM</ncl>
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''EFM32''']

* [http://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''XMCxxxx''']

* [https://www.mikrocontroller.net/articles/Cortex-A ARM Cortex A]

[[Category:ARM| ]]
__NOTOC__

ARM Cortex Mikrocontroller

2013-06-23T04:18:47Z

93.223.54.143: /* IDEs */

Die Firma ARM stellt selbst keine Prozessoren/Controller her, sondern entwickelt nur sogenannte "IP-Cores", die von Herstellern wie Atmel, Infineon, NXP, TI und vielen anderen lizenziert werden. Diese Hersteller ergänzen den Core um Speicher und Peripherie. Der Vorteil dieses Modells ist, dass dadurch sehr viele Prozessoren mit unterschiedlichster Ausstattung verfügbar sind, die alle mit dem selben Befehlssatz (und damit dem selben Compiler) programmierbar sind.

'''In diesem Artikel geht es NUR um die ARM Cortex-M Microcontroller, nicht jedoch um ARM [https://www.mikrocontroller.net/articles/Cortex-A Cortex-A] Prozessoren.'''

=== Befehlssatz ===
Allen ARM-Cores gemeinsam ist die 32 Bit RISC-Architektur. Manche ARM-Cores besitzen neben dem 32 Bit ARM-Befehlssatz noch einen zusätzlichen, kleineren 16 Bit-Befehlssatz ('''Thumb'''-Modus, erkennbar am '''T''' in der Bezeichnung, z. B. ARM7'''T'''DMI). Der Vorteil des Thumb-Befehlssatzes ist der geringere Platzbedarf des Codes; der Nachteil ist die etwas niedrigere Geschwindigkeit. Die ARMv7M-Architektur (man beachtet das '''v'''), also z. B. Controller mit Cortex-M3-Kern, unterstützen ausschließlich den Thumb2-Befehlssatz.

== ARM Cortex M ==

Seit wenigen Jahren sind ARM-basierte Mikrocontroller erhältlich, die Aufgrund der vergleichbar einfachen Beschaltung und mit einer '''deutlich''' größeren Power eine echte Alternative zu 8-Bit-Controllern darstellen.

Es gibt folgende Varianten dieses Mikrocontroller "Kerns",
aufgeführt vom Energieeffizientesten zum Leistungsfähigsten:

=== ARM Cortex M0 ===
Als günstigere Variante gibt es die Cortex-M0 Cores mit deutlich kleinerem Befehlssatz, wie z.B. den '''[[LPC1xxx]]'''. Diese
werden beispielsweise in folgenden Controllern eingesetzt:

* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1588.jsp?WT.ac=fp_may12_stm32f0 STM32F0] von [http://www.st.com STMicro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://ics.nxp.com/products/lpc1000/lpc11xx/ LPC11xx] von [http://www.nxp.com NXP], [https://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx'''interne Seite über LPC1xxx''']
* [http://www.infineon.com/XMC1000 XMC1000] von [http://www.infineon.com Infineon], [http://www.mikrocontroller.net/articles/XMCxxxx '''interne Seite über XMCxxxx''']
* [http://www.nuvoton.com/NuvotonMOSS/Community/ProductInfo.aspx?tp_GUID=5dbf7d7a-b6df-4fe1-91c9-063449500ce7 NuMicro-Controller] von nuvoton (ex Winbond), laut Datenblatt mit 2.5-5.5V Betriebssspannung!!!
Für die M0-Familie ist für den LPC1xxx bereits eine '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Codebase_f%C3%BCr_LPC1xxx#Allgemeine_Informationen_zum_Aufbau_der_Code_Base Code-Base]''' und ein preisgünstiges '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso&action=edit Entwicklungskit]''' vorhanden.

=== ARM Cortex M0+ ===
Inzwischen gibt es auch eine optimierte Version des Cortex-M0 - die Cortex-M0+ Cores. Diese können (optional) einige Features der Cortex-M3 Serie beeinhalten, wie z.B eine MPU:

* [http://www.energymicro.com/products/efm32-zero-gecko-microcontroller-family EFM32 Zero Gecko] von [http://www.energymicro.com Energy Micro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''interne Seite über EFM32''']
* [http://www.nxp.com/products/microcontrollers/cortex_m0plus/lpc800/ LPC8xx] von [http://www.nxp.com NXP]
* [http://www.freescale.com/webapp/sps/site/taxonomy.jsp?code=KINETIS_L_SERIES Kinetis L-Serie] und [http://www.freescale.com/webapp/sps/site/taxonomy.jsp?code=KINETIS_M_SERIES Kinetis M-Serie] von [http://www.freescale.com/ Freescale]
* [http://www.fujitsu-fm-family.com/products/fm0.html angekündigte FM0+ Familie] von [http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics Fujitsu]

=== ARM Cortex M3 ===
Eine sehr aktuelle Variante des ARM ist die Cortex-M3 Familie die '''[[LPC1xxx]]''', als eine echte Konkurrenz zu 8- und 16-Bit Mikrocontrollern wie dem [[AVR]] und [[MSP430]] gedacht ist. Der Cortex-M3 enthält einige Verbesserungen gegenüber dem ARM7TDMI-Kern und ist bereits dabei diesen zu ersetzen.
Controllerfamilien dieser Klasse sind:

* [http://www.energymicro.com/products/efm32-tiny-gecko-microcontroller-family EFM32 Tiny Gecko],[http://www.energymicro.com/products/efm32-gecko-microcontroller-family EFM32 Gecko] sowie [http://www.energymicro.com/products/efm32-leopard-gecko-microcontroller-family EFM32 Leopard Gecko] von [http://www.energymicro.com Energy Micro] , [https://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''interne Seite über EFM32''']
* [http://www.nxp.com LPC13xx/LPC17xx/LPC18xx] von NXP oder die inzwischen schon sehr ausführliche, [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx '''interne Seite zur Cortex-M3 Familie''' von LPC]
* [http://focus.ti.com/general/docs/gencontent.tsp?contentId=54556&DCMP=Luminary&HQS=Other+OT+stellaris Stellaris-Serie] von [http://www.ti.com Texas Instruments] (vormals Luminary Micro)
* [http://www.atmel.com/products/at91/sam3landing.asp?family_id=605 AT91SAM3] von Atmel
* [http://www.st.com/internet/mcu/family/141.jsp STM32] Baureihen [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1169.jsp F1]/[http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1520.jsp F2]/[http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1376.jsp L1]/[http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1377.jsp W] von STMicroelectronics , [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://www.toshiba-components.com/microcontroller/TMPM330.html TMPM330] von Toshiba
* [http://www.fujitsu-fm-family.com/ FM3-Serie] von [http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics/ Fujitsu]
* [http://www.infineon.com/XMC4000 XMC4000] von Infineon
* [https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/ARM-32bit-microcontroller.aspx SiM3U1xx] von Silabs
* [http://www.holtek.com.tw/english/products/32bit_flashmcu.htm HT32] von Holtek Semiconductor

Für den LPC1xxx ist bereits eine '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Codebase_f%C3%BCr_LPC1xxx#Allgemeine_Informationen_zum_Aufbau_der_Code_Base Code-Base]''' und ein preisgünstiges '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso&action=edit Entwicklungskit]''' vorhanden.

=== ARM Cortex M4 ===
Als hoch performante Variante gibt es dann noch die Cortex-M4 Cores welche teilweise mit einer FPU ausgestattet sind.

Diese werden beispielsweise in folgenden Controllern eingesetzt:

* [http://www.energymicro.com/products/efm32-wonder-gecko-microcontroller-family EFM32-Wonder Gecko] von Energy Micro, [https://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''interne Seite über EFM32''']
* [http://www.nxp.com LPC43xx] von NXP (Dual Core)
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1605.jsp STM32F3] von [http://www.st.com STMicro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1521.jsp?WT.ac=p2_bn_jun12_stm32f4series STM32F4] von [http://www.st.com STMicro], [https://www.mikrocontroller.net/articles/STM32 '''interne Seite über STM32''']
* [http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/arm_stellaris/m4f_series/products.page LM4F] von [http://www.ti.com Texas Instruments]
* [http://www.infineon.com/XMC4000 XMC4000] von [http://www.infineon.com Infineon], [http://www.mikrocontroller.net/articles/XMCxxxx '''interne Seite über XMCxxxx'''], [https://www.mikrocontroller.net/articles/XMC4500 Artikel zum XMC4500]
* [http://www.fujitsu-fm-family.com/products/fm4.html angekuendigte FM4 Familie] von [http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics Fujitsu]
* [http://www.atmel.com/products/at91/sam4landing.asp?family_id=605 AT91SAM4] von Atmel

== ARM7 ==
Eine schon etwas ältere Controller-Familie ist der '''ARM7'''TDMI. Core. Controllerfamilien dieser Klasse sind:
* NXP (ehemals Philips) [[LPC2000]]
* Atmel [[AT91SAM]]7
* Analog Devices [[ADuC7xxx]]
* [http://focus.ti.com/mcu/docs/mcuprodoverview.tsp?sectionId=95&tabId=203&familyId=454 Texas Instruments TMS470]
* SAMSUNG S3C24x0 [http://www.samsung.com/global/business/semiconductor/productInfo.do?fmly_id=229&partnum=S3C2410]
* STR7xx von ST Microelectronics [http://www.st.com/mcu/inchtml-pages-str7.html]
* und viele weitere

Mehr Informationen zur ARM-Architektur finden sich in der [http://de.wikipedia.org/wiki/ARM-Architektur Wikipedia], weiterführende Links in der [[Linksammlung#ARM|Linksammlung]].

== Compiler ==

=== Basic ===
Von Mikroe gibt es Basic
http://www.mikroe.com/mikrobasic/arm/

=== Pascal ===
Von Mikroe gibt es Pascal
http://www.mikroe.com/mikropascal/arm/

=== GCC ===

Einer der beliebtesten Compiler für ARM-Prozessoren ist der GCC. Er kann sowohl ARM- als auch Thumb-Code erzeugen. Eine unvollständige Liste einiger Distributionen folgt:

==== Fertige GCC Binaries für Windows: ====
- [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/#winarm WinARM] (wird derzeit nicht gepflegt)

- [http://gnuarm.com/ GNUARM] (Linux, Windows, wird derzeit nicht gepflegt),

- [http://www.yagarto.de/ Yagarto] (Windows, mit Eclipse-Integration),

- [http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm CodeSourcery CodeBench Lite]

- [https://launchpad.net/gcc-arm-embedded GNU Tools for ARM Embedded Processors] (bereitgestellt von ARM selbst auf launchpad.net).

==== Fertige GCC Binaries für Linux (und MacOS X): ====
- [[ARM GCC toolchain for Linux and Mac OS X]]

- [http://gnuarm.com/ GNUARM] (Linux, Windows, wird derzeit nicht gepflegt)

- [http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm CodeSourcery CodeBench Lite] (alter Name: Codesourcery G++ lite, für Linux, Windows)

- [https://launchpad.net/gcc-arm-embedded GNU Tools for ARM Embedded Processors] (bereitgestellt von ARM selbst auf launchpad.net).

Bei der Auswahl der Toolchain sollte beachtet werden, dass es größere Unterschiede bei den bereitgestellten C-Bibliotheken gibt. Die Sourcery Codebench Lite-Edition stellt z.B. keine Bibliotheken mit FPU-Unterstützung bereit, so dass trotz vorhandener FPU beim Cortex-M4 nur suboptimaler Code erzegt werden kann. Siehe [http://wiki.debian.org/ArmHardFloatPort/VfpComparison] für ein kleines Beispiel und eine Erklärung.

Die im Netz häufig anzutreffende summon-arm Toolchain hat einen der seltenen Compiler-Bugs [http://www.mail-archive.com/gcc-bugs@gcc.gnu.org/msg353473.html] und sollte daher nicht verwendet werden, wenn man floatingpoint-Typen einsetzen möchte. Egal ob mit oder ohne FPU.

Beim Einsatz des gcc in Verbindung mit in C geschriebenem startup-Code bei den Optimierungslevels "-O2" und "-O3" muss zusätzlich "-fno-gcse" gesetzt werden, da ansonsten die von der CPU benötigte NVIC-Tabelle(n) und zugehörige Funktionen u.U. nicht so aussehen wie sie sollten.

=== IDEs ===

Kostenlose Entwicklungsumgebungen:
* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox IDE (Eclipse basierend]
* Für das MBED Board (mbed NXP LPC1768) ist ein kostenloser Onlinecompiler verfügbar (ARM Realview), der sich durch die Bereitstellung von sehr leistungsfähigen Funktionen (API's) auszeichnet. Den praktischen Nutzen für eine professionelle Anwendung mag man zu Recht in Frage stellen. Um mal schnell was zu programmieren ist das Ding unschlagbar, es ist faktisch keine Installation oder Einarbeitung in eine IDE nötig.
* emIDE [http://emide.org]
* Für die LPC Prozessorfamilie ist eine kostenlose C/C++ Entwicklungsumgebung von '''[http://www.code-red-tech.com/lpcxpresso.php code-red]''' erhältlich. Die auf Eclipse basierende Entwicklungsumgebung ist nach der Installation bis 8k freigeschaltet und nach einer einfachen und kostenlosen Registrierung für 128kB. Die IDE ist auch für '''[http://support.code-red-tech.com/CodeRedWiki/redlib_v2_notes Linux]''' verfügbar. Hier die '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung]'''

Kommerzielle Entwicklungsumgebungen (zum Teil kostenlos mit Einschränkungen) für ARM-basierte Mikrocontroller sind z. B. :
*[http://www.code-red-tech.com/red-suite-4-nxp.php Code-Red (Eclipse basierend für mehr als 128k)]
*[http://rowley.co.uk/arm/ Crossworks ARM] (GCC-basiert, Windows, Mac OS und Linux)
* [http://www.cosmicsoftware.com/download_cortex_64k.php Cosmic Software] 64k free (Windows)
* [http://www.iar.com/ewarm/ IAR Embedded Workbench for ARM] (Windows)
* [http://www.keil.com/arm/ MDK-ARM von Keil/ARM] (Windows).

== JTAG/SWD ==

Alle ARM-basierten Prozessoren verwenden ein einheitliches [[JTAG]]-Interface, über das Debugging und Speicherzugriff erfolgen kann. Nicht standardisiert sind allerdings die Verfahren zum Beschreiben des Flash-ROMs, deshalb muss man beachten ob die verwendete JTAG-Software Programmierroutinen für den jeweiligen Controller besitzt.

Es gibt Mikrocontroller (z.B. [[EFM32]] von [https://www.energymicro.com Energy Micro]) welche NUR über SWD (Serial Wire Debugg) programmiert werden können.

=== Günstige Beispiele zum Starten ===
Ein einfacher JTAG-Adapter für den Parallelport ist der "Wiggler"-kompatible, den man selbst bauen kann oder z. B. im [http://shop.embedded-projects.net/index.php?module=artikel&action=artikel&id=48 Embedded Projects Shop] für € 10,00 bestellen kann. Als Software lässt sich unter Windows und Linux [http://openocd.berlios.de/ OpenOCD] (zusammen mit [[GDB]]) oder [http://rowley.co.uk Crossworks ARM] verwenden.

Für USB gibt es [http://shop.embedded-projects.net/index.php?module=artikel&action=artikel&id=436 hier] einen ebenfalls OpenOCD-kompatiblen JTAG-Adapter zum Preis von ca 45€.

Von NXP sind preiswerte Entwicklungskits (ca. 25€ für Evaluation-Board incl. USB-JTAG Programmer und Debugger) erhältlich z.B. '''[http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Watterott]'''. Siehe dazu auch die Dokumentation von NXP zu den '''[http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits]''' (PDF), oder diese '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso Beschreibung]'''.

Von ST gibt es günstige Entwicklungskits (ca. 20€), mit integriertem ST-Link (Debugger). Zum Beispiel das [http://www.st.com/stm32f4-discovery STM32F4 Discovery Board].

Von Energymicro gibt es [http://www.energymicro.com/tools/efm32-starter-kits Starter Kits] mit integriertem J-Link (Debugger) ab ca. 50 € z.B. das [http://www.energymicro.com/tools/efm32-tiny-gecko-starter-kit EFM32 Tiny Gecko Starter Kit] bei [http://de.mouser.com/ProductDetail/Energy-Micro/EFM32-TG-STK3300/?Energy-Micro/EFM32-TG-STK3300/&qs=sGAEpiMZZMvFPGEOwQcrYyZeaSbmjQvRx7NKUweLQtQ= Mouser]

Der [http://www.segger.com/cms/jlink.html J-Link]-"Emulator" von Segger wird von vielen Softwarepaketen unterstützt und ist für den "nicht-kommerziellen" Einsatz von Studenten, Funkamateuren und Hobby-Bastler für ca. €50.- erhältlich (J-Link-Edu). Sein Umfang ist dabei auf das Flashen des Speichers und das Debuggen beschränkt. Die Trace-Option wie sie bei der PRO-Variante zur Verfügung steht, ist nicht vorhanden. Für den Preis (05/2013) bekommt man jedoch ein ausgewachsenes Werkzeug mit breiter Unterstützung und der Möglichkeit sowohl SWD als auch JTAG in einem Gerät vereint zu haben.

Der ULINK2 von Keil/ARM ist ebenfalls ein wirklich gutes Gerät. Leider ist er nicht ganz so günstig und seine Zusammenarbeit beschränkt sich auf die Arm/Keil IDE µVision. Er benötigt jedoch keine speziellen USB-Treiber sondern nutzt geschickt die Funktionalität der HID-Treiber des Betriebssystems. Das macht ihn sofort auf jedem Windows-Betriebssystem einsatzbereit.

Als Alternative zum Beschreiben des Flash über JTAG ist oft ein serieller [[Bootloader]] im Controller enthalten. Bei ST werden sie über einen speziellen Pin der MPU aktiviert und sind dank Kompression und das intelligente entfernen redundanter Information, bei der Übertragung genauso schnell wie JTAG/SWD Adapter.

== CMSIS - ARM Cortex Software Libaries ==

CMSIS - Cortex Microcontroller Software Interface Standard

Der ARM Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS) ist ein herstellerunabhängiger Hardware Abstraction Layer für die Cortex-M-Prozessor -Serie. Die CMSIS ermöglicht konsistente und einfache Software-Schnittstellen für den Prozessor und die Peripherie, und vereinfacht damit die Software-Wiederverwendung.

Die CMSIS besteht aus folgenden Komponenten:

* CMSIS-CORE: Bietet eine Schnittstelle zum Cortex-M0, Cortex-M3, Cortex-M4, SC000 und SC300-Prozessoren und Peripherie-Register
* CMSIS-DSP: DSP-Bibliothek mit über 60 Funktionen in Festkomma-(fractional q7, q15, q31) und single precision floating-point (32-bit)-Implementierung
* CMSIS-RTOS API: Standardisierte Programmierschnittstelle für Echtzeit-Betriebssysteme für Thread-Steuerung, Ressourcen-und Zeitmanagement
* CMSIS-SVD: System View Beschreibung - XML-Dateien, die die Programmiereransicht des kompletten Mikrocontroller-Systems einschließlich Peripheriegeräte enthalten

Der Standard ist für Cortex-M-Mikrocontroller skalierbar: Von der kleinsten 4 KB MCU bis zu MCUs mit anspruchsvoller Kommunikations-Peripherie wie Ethernet oder USB. Der Speicherbedarf für die Core Peripheral Funktionen bedarf weniger als 1 KB-Code und weniger als 10 Bytes RAM.

Beispiele:

* Software Beispiele von [http://www.energymicro.com/downloads/application-notes Energy Micro] basierend auf CMSIS

Mehr Informationen unter:

* [http://www.arm.com/products/processors/cortex-m/cortex-microcontroller-software-interface-standard.php ARM CMSIS Webseite]

== Freie Software ==

=== ARM/XSCALE/CORTEX Instruction Set Simulator ===

Die Firma Lauterbach bietet unter der Artikelnummer LA-8809 einen Instruction Set Simulator für ARM Cores an. Die Demoversion ist zur Evaluierung kostenlos. Einschränkungen bestehen in der Anzahl der zu ladenen Debugsymbole. Der Simulator unterstützt alle gängigen ARM Derivate und lädt alle üblichen Debugformate, wie die des RealView, IAR und TI Compilers, oder der freien GCC Tools.

Zum Simulator gibt es entsprechende zugehörige Debugtools, die allerdings käuflich zu erwerben sind.

Weblinks:
[[http://www.lauterbach.com/frames.html?dwnload.html Download area mit ARM/XSCALE/CORTEX Simulator]]

== Siehe auch ==
* [[Linksammlung#ARM|Linksammlung (Abschnitt ARM)]]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx Beschreibung der LPC1xxx-Familie]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso LPCXpresso-Entwicklungskit]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung zur IDE von Code-Red]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Codebase_f%C3%BCr_LPC1xxx LPC1xxx Codebase]
* [[ARM-elf-GCC-Tutorial]]
* [[AVR32]]
* [[Blackfin]]
* [[AT91SAM9260]]
* [[STM32]]
* [[JTAG]]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 EFM32]

== Weblinks ==
* [http://embdev.net/forum/arm-gcc ARM-GCC Forum] im englischsprachigen "Ableger" von microcontroller.net embdev.net u.a. für WinARM, Yagarto, CS Codebench
* [http://infocenter.arm.com/help/index.jsp Infocenter von ARM Ltd.]
* [http://www.open-research.org.uk/ARMuC/ ARMuC ARM microcontroller Wiki]
* [http://chaosradio.ccc.de/cre151.html Chaosradio Express - Die ARM-Architektur]

== Literatur ==
*ARM Systems Developer's Guide (2004) ISBN 1558608745 [http://books.google.de/books?id=HKKUkDQE17QC&output=html Im Buch blättern] [http://www.mkp.com/companions/defaultindividual.asp?isbn=9781558608740 Programmbeispiele aus dem Buch, u.a. FFT, FIR/IIR-Filter, Division, Wurzel]
*ARM Assembly Language - an Introduction (2007) ISBN 1847536964 [http://books.google.de/books?id=8KJX5R8mMvsC&output=html Im Buch blättern] [http://www.lulu.com/content/1172076 Verlagsseite "Book on demand"]
*ARM Rechnerarchitekturen für System-on-Chip-Design (2002) ISBN 3826608542
*Co-Verification of Hardware and Software for Arm Soc Design (2004) ISBN 0750677309
*ARM System-on-Chip Architecture (2000) ISBN 0201675196 [http://books.google.de/books?id=J_Fu_YTVD9gC&printsec=frontcover&output=html&source=gbs_summary_r&cad=0 Im Buch blättern]
*ARM Architecture Reference Manual ISBN 0201737191 [http://books.google.de/books?id=O5G-6WX1xWsC&printsec=frontcover&output=html&source=gbs_summary_r&cad=0 Im Buch blättern]
*Messen, Steuern und Regeln mit ARM-Mikrocontrollern ISBN 3772340172 [http://books.google.de/books?id=TKs4kN-zNYQC&output=html im Buch blättern]
*Programming Arm Microcontrollers: Using C and the Lpc2100 Family (2005? /ab 1. Dezember 2008) ISBN 0321263359
*Arm Assembly: Fundamentals and Techniques (ab 1. März 2009) ISBN 1439806101
*Reliable Embedded Systems: Using 8051 and ARM Microcontrollers (2007) ISBN 0321252918 600 Seiten mit CD [http://vig.pearsoned.co.uk/catalog/academic/product/0,1144,0321252918-TOC,00.html Inhaltsverzeichnis]
* C und C++ für Embedded Systems (u.a. ARM Cortex-M3) mitp-Verlag 2008 ISBN 382665949X
* The Definitive Guide to the Arm Cortex-M0 (Joseph Yiu) Newnes Verlag ISBN 0123854776
* The Definitive Guide to the Arm Cortex-M3 (Joseph Yiu) Newnes Verlag ISBN 185617963X

== Artikel aus der Kategorie ARM ==
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* [http://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''EFM32''']

* [http://www.mikrocontroller.net/articles/EFM32 '''XMCxxxx''']

* [https://www.mikrocontroller.net/articles/Cortex-A ARM Cortex A]

[[Category:ARM| ]]
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